1、第 3 节 势 能导学目标 1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.2.理解重力做功与重力势能变化的关系.3.知道重力势能具有相对性.4.知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的.5.理解弹性势能的概念1势能：相互作用的物体凭借其_而具有的能量2重力势能：物体由于_而具有的能量3水力发电站是利用了_来发电的4功是力与_的乘积.一、重力做的功问题情境请同学们根据已有的知识求解下列三种情况下重力做的功要点提炼1重力做功的特点物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的_无关，功的大小等于物重跟起点高度的乘积与物重跟终点高度的乘积这两者之差2重力做功的大小
2、与物体的运动状态无关，与物体是否受其他的力无关(如：斜面是否光滑等) 3如果重力做负功，我们常说物体克服重力做了功4对于物体沿任意曲线运动的情况，采用“_” ，这种方法有时可以帮助我们解决很多问题5重力做功的大小 WGmghmgh 1mgh 2，式中的 h 指物体运动的起点高度跟终点高度之差即学即用1沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是( )A沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多B沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多C沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多D不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做的功相同图 12如图
3、 1 所示，质量为 m 的小球在半径为 R 的半圆形轨道上来回运动，下列说法正确的是( )A若 A、B 等高，从 A 到 B 重力做功 mg2RB若 A、B 等高，从 A 到 B 重力做功为零C若轨道有摩擦，重力做的功最多是 mgRD若轨道有摩擦，重力做的功可以大于 mgR二、重力势能要点提炼 1定义：我们把物理量 mgh 叫做物体的重力势能，常用 Ep 表示，即 Epmgh.上式表明，物体的重力势能等于物体受到的重力和它的_的乘积2重力势能 Ep 是标量，但有_正值：即 Ep0，表示位于参考平面以上的物体的重力势能；零：即 Ep0，表示位于参考平面上的物体的重力势能；负值：即 EpEp2，这
4、与功的正、负的物理意义是不同的，类似于温度2 高于5 .3单位：重力势能的单位在国际单位制中是焦耳(J)，1 J1 kgms 2 m1 Nm.4重力势能是状态量5重力势能的相对性(1)重力势能有_性，即 Ep 与选取的参考平面( 零势能面)_因此，在计算重力势能时，必须首先选取参考平面(2)重力势能的变化是_的，它与参考平面的选取_ 6重力势能是属于_的，如果没有地球，就没有重力，也就谈不上重力势能了，所以，重力势能是地球与物体所组成的这个_所共有的，而不是地球上的物体单独具有的即学即用3楼上某房间地板高出楼外地面 4 m，窗台比地板高 1 m一个质量为 10 kg 的重物分别放在窗台上 A
5、处、地板上 B 处和楼外地面上 C 处 (g 取 9.8 m/s2)(1)以楼外地面为参考平面(零势能面 )，重物在 A、B 、C 三处的重力势能分别为EpA_，E pB_，E pC_.(2)以该房间地板为参考平面，重物在 A、B 、C 三处的重力势能分别为EpA_，E pB_，E pC_.(3)重物在 A、 B 两处的重力势能之差 EpAE pB_ ，A 、C 两处的重力势能之差 EpAE pC_.(4)物体在某处的重力势能的量值，跟参考平面的选取_ 关三、重力做功与重力势能变化的关系问题情境图 2如图 2 所示，质量为 m 的物体自高度为 h2 的 A 处下落至高度为 h1 的 B 处，求
6、此过程中重力做的功和重力势能的变化量，并分析它们之间的关系要点提炼1关系：重力做正功，重力势能减少，重力做的功等于重力势能的减少量；重力做负功，重力势能增加，重力做的功等于重力势能的增加量，即 WGEp.2当物体从高处向低处运动时，重力做正功，重力势能减小，也就是WG0，E p1Ep2.这时，重力势能减小的数量等于重力所做的功3当物体从低处向高处运动时，重力做负功，重力势能增加，也就是WG0，E p1Ep2.这时，重力势能增加的数量等于克服重力所做的功即学即用4关于重力势能与重力做功的下列说法中正确的是( )A物体克服重力所做的功等于重力势能的增加量B在同一高度，将物体以初速度 v0 向不同方
7、向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体所减少的重力势能也一定相等C重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力所做的功与物体的重力势能增量之和四、弹性势能要点提炼 1物体由于发生_而具有的能量叫做弹性势能2发生形变的物体_具有弹性势能，只有发生_的物体才具有弹性势能3弹性势能属于发生弹性形变的物体4弹性势能的大小也具有_性，与零势能位置的规定有关，一般规定自然长度处弹性势能为零即学即用5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
8、，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1重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关2重力势能(1)重力势能：等于它所受重力与所处高度的乘积(2)重力势能的公式：Epmgh.(3)重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为 J.(4)重力做功与重力势能变化量之间的关系：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功物体克服重力做功(重力做负功 )，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功3重力势能的相对性(1)零势能面(2)参考平面的选择：通常选择地面为参考平面4物体
9、由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能势能是系统所共有的第 3 节 势 能课前准备区1位置 2.位于高处 3.重力势能 4.在力的方向上发生的位移课堂活动区核心知识探究一、问题情境(1)如图甲，设一个质量为 m 的物体，从高度为 h1 的位置，竖直向下运动到高度为 h2的位置，这个过程中重力做的功是WGmghmgh 1mgh 2(2)如图乙，物体沿倾斜直线运动的距离是 L，在这一过程中重力所做的功是WGmgcos Lmghmgh 1mgh 2(3)如图丙，我们把整个路径分成许多很短的间隔 AA1，A 1A2，A 2A3由于每一段都很小很小，它们都可以近似地看做一段倾斜的直线设每段小斜线的高度差
10、分别是 h1，h 2，h 3，则物体通过每段小斜线时重力所做的功分别为mgh1，mgh 2，mgh 3，物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和，即WGmgh 1mgh 2mgh 3mg(h 1h 2h 3 )mgh mgh 1mgh 2要点提炼1路径 4.极限法即学即用1D 物体运动过程中克服重力所做的功等于物体所受重力与物体升高的高度的乘积，与物体的运动路径无关，也与是否受到其他力无关，所以 A、B、C 错误，D 正确2BC 若 A、B 等高，从 A 到 B，小球在竖直方向上的位移为零，故重力做功为零，A 错，B 对；小球下落的高度最大为 R，故若轨道粗糙，重力做
11、功最多是 mgR，故 C 对，D 错二、要点提炼 1高度 2.正、负 5.(1)相对 有关 (2)绝对 无关 6.系统 系统即学即用3(1)490 J 392 J 0 (2)98 J 0392 J (3)98 J 490 J (4)有三、问题情境重力做功 WG mg(h2h 1)mgh，物体的重力势能由 mgh2 变为 mgh1，重力势能的改变量 Epmgh 1mgh 2mgh，可见 WGEp.所以，重力做的功等于重力势能的变化量即学即用4AB 重力势能具有相对性，重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化，即WGEp，故 A、B 正确；重力势能等于零，只能说明物体在参考平面上，不影响其对别的物
12、体做功，故 C 错；对于 D，物体匀速上升，手的支持力大小等于物体的重力，二者移动的距离也相同，所以手的支持力做的功等于克服重力做的功，又 WGEp，故手的支持力做的功也等于物体重力势能的增加量，而不是等于二者之和，故 D 错四、要点提炼 1弹性形变 2.不一定 弹性形变 4.相对即学即用5AB 发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变物体发生了形变，若是非弹性形变，便无弹力作用，则物体就不具有弹性势能弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关正确的选项为 A、B.
