2020-2021学年粤教版（2019）必修第二册 4.4 势能 学案

2020-2021学年粤教版（2019）必修第二册 4.4 势能 学案 学习目标 1.理解重力做功的特点. 2.理解重力势能的概念，知道重力做功与重力势能变化的关系.（重点） 3.理解弹性势能的概念，会分析决定弹性势能大小的因素（难点） 知识点一　重力做功 1.重力做功的特点. 重力做功只与运动物体的起点和终点的位置有关，而与运动物体所经过的路径无关. 2.重力势能的定义、表达式. 物体的重力势能等于它所受重力的大小与所处高度的乘积.即Ep＝mgh. 3.重力势能的标矢性、单位. 重力势能是标量（填“标量”或“矢量”），它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，简称焦，符号是J. 4.重力势能的系统性. 物体的重力势能是由于物体受到地球重力的作用而产生的.因此，重力势能属于物体和地球组成的系统. 5.重力做功与重力势能的关系. 重力做正功时，重力势能减少；重力做负功时，重力势能增加. 即WG＝Ep1－Ep2，其中Ep1＝mgh1表示物体在初位置的重力势能，Ep2＝mgh2表示物体在末位置的重力势能. 知识点二　重力势能的相对性 1.参考平面. 把处于某个水平面上的物体的重力势能规定为零，并把这个水平面称为参考平面.选择不同的参考平面，同一物体在空间同一位置的重力势能就不同. 2.重力势能的相对性. 对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，重力势能为正值；在参考平面下方的物体，重力势能为负值.重力势能为负值表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能小. 3.重力势能的差值. 两个不同位置重力势能的差值，并不因选择不同的参考平面而有所不同. 知识点三　弹性势能 1.弹性势能的定义. 发生弹性形变的物体，在恢复原状过程中，能够对外界做功，因而它们具有能量，这种能量叫作弹性势能. 2.弹性势能的决定因素. 物体弹性势能的大小与物体的形变大小有关.在弹性限度内，同一物体发生的弹性形变越大，弹性势能越大.此外，弹性势能还与物体自身的材料有关，对于形变相同的弹簧而言，劲度系数越大，弹性势能越大. 3.弹性势能的系统性. 弹性势能也是发生弹性形变的物体与此时受弹力作用的物体组成的系统所共有的. 小试身手 1.关于重力势能，下列说法中正确的是（　　） A.重力势能仅由重物本身的因素决定 B.重力势能有负值，故重力势能是矢量 C.重力不做功，物体就不具有重力势能 D.重力做功时必定引起重力势能的变化 解析：重力势能与参考面的选取有关，由重物的质量和高度决定，A错误；重力势能是标量，其负值表示物体位于零势面的下方，B错误；重力势能与参考面的选取有关，重力做功时重力势能发生改变，但不做功时物体也可能具有重力势能，C错误；由功能关系可知，重力做功引起重力势能的变化，D正确. 答案：D 2.一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上与A等高处先落到地面C，最后滚入沟底D.已知AC、CD的高度差分别为2.2 m和3 m，以地面C为零势能面，A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示.算出该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是（g取10 m/s2）（　　） A.15.6 J和9 J　　　　　　B.9 J和－9 J C.15.6 J和－9 J D.15.6 J和－15.6 J 解析：以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Ep＝mgh＝0.3×10×（－3）J＝－9 J，从A下落到D的过程中重力势能的减少量ΔEp＝mgΔh＝0.3×10×（2.2＋3）J＝15.6 J，故C符合题意. 答案：C 3.（多选）关于弹性势能，下列说法中正确的是（　　） A.任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能 B.任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变 C.物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 解析：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫作 ... ...