1、精品课件机械能守恒定律人教版 重力势能和弹性势能重力势能和弹性势能特级教师优秀课件精选思维导图思维导图高考考纲高考考纲考纲内容重力做功和重力势能弹性势能要求复习目标复习目标理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。理解重力势能的变化与重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。明确弹性势能的含义，理解弹性势能的相对性。知道弹性势能与哪些量有关。知识梳理知识梳理重力势能1重力做功的特点重力做功与 _无关，只与_有关。重力做功的大小WG_若物体下降，则重力做_；若物体升高，重力做_(或说物体克服重力做功)。物体沿闭合的路径运动一周，重力做功为零。路径初末位置的高度差mgh正功负功知识梳理知识梳
2、理重力势能2重力势能(1)概念：物体的重力势能等于物体的_和_的乘积。(2)表达式：Ep_，单位：_。(3)重力势能是_，但有正、负，其正、负表示大小。如Ep14 J，Ep22 J，则Ep1_Ep2。物体在参考平面以下，其重力势能为_，在参考平面以上，其重力势能为_。重力高度mgh焦耳（J）标量负正知识梳理知识梳理重力势能2重力势能(4)特点：系统性：重力势能是物体和地球共有的。相对性：重力势能的大小与_的选取有关。分别以一层地板和二层地板做为参考平面，试讨论A、B两球的重力势能分别是多少？AB两球重力势能的差值是否相等？参考平面3重力做功与重力势能变化的关系知识梳理知识梳理重力势能重力做正功
3、时，重力势能_;重力做负功时，重力势能_;重力做多少正(负)功，重力势能就_，即重力对物体所做的功，等于物体初状态的_与末状态的重力势能之差。WG(Ep2Ep1)Ep1EP2注意:在参考平面确定的情况下，一个物体的重力势能是否变化，只取决于重力是否做功，与其他因素无关。重力势能的变化是绝对的，与参考平面的选取无关。减少增加减少(增加)多少WG=-Ep重力势能例题例题重力做功的特点重力做功的特点把一个物体从地面竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力恒为f，则在从物体被抛出到落回地面的全过程中()A重力所做的功为零 B重力所做的功为2mghC空气阻力做的功为零
4、D空气阻力做的功为-2fh 提示：重力做功只与物体的初末位置有关。解析：上升过程中重力做功为-mgh，下降过程中重力做功为mgh，所以整个过程中重力做功为零上升过程中阻力向下，故阻力做功为W1=-fh，下降过程中，阻力向上，故阻力做功为W1=-fh，所以整个过程中阻力做功为-2fh，故选A、DAD例题例题重力做功的特点重力做功的特点沿着高度相同、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是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
5、动，物体克服重力做功相同，物体增加的重力势能也相同提示：重力做功只与物体的初末位置有关，与物体的运动状态、运动路径无关。D例题例题重力势能的理解重力势能的理解提示：重力势能是相对于参考平面而言的。C例题例题重力势能的理解重力势能的理解如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设以桌面处为参考平面，则小球落到地面前瞬间的重力势能为（）A.mgh B.mgH C.mg(h+H)D.-mgh提示：重力势能是相对于参考平面而言的，有正负。D例题例题重力势能如何变化重力势能如何变化（2015 北京高考）图中虚线是一跳水运动员在跳水过程中其重心运动的轨迹，则从起跳至入水的
6、过程中，该运动员的重力势能（）A一直减小 B一直增大 C先增大后减小 D先减小后增大提示：跳水运动员从起跳至落到水面的过程中，运动员的质量不变，高度先增大后减小。C例题例题重力势能如何变化重力势能如何变化（2012年5月河南开封四模）跳伞运动员从悬停在空中的直升机跳伞，伞打开前可看作是自由落体运动，打开伞后减速下降，最后匀速下落，在整个过程中，下列图象可能符合事实的是（其中t表示下落的时间、h表示离地面的高度、v表示人下落的速度、F表示人受到的合外力、Ep表示人的重力势能）（）C提示：Ep=mgh，判断重力势能随时间的变化关系，实际上是判断运动员离地高度随时间的变化情况。例题例题重力势能如何变
7、化重力势能如何变化解析：打开伞后做加速度逐渐减小的减速运动，最后匀速下落，离地面的高度h开始不是均匀减小，人的重力势能Ep开始也不是均匀减小，打开伞后速度图象不能是倾斜直线，应是曲线，选项ABD图象错误；伞打开前可看作是自由落体运动，合外力为恒力；打开伞后合外力为负值，且逐渐减小，最后匀速下落，合外力为零，选项C图像正确。例题例题重力势能变化量的计算重力势能变化量的计算提示：重力势能的减少量等于初位置的重力势能与末位置的重力势能之差。D例题例题重力势能变化量的计算重力势能变化量的计算如图所示，一条铁链长为2 m，质量为10 kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的过程中，物
8、体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？提示：利用等效法分析铁链重心位置的变化。例题例题重力势能变化量的计算重力势能变化量的计算一个内部均匀的正方体物块的边长为a，质量为m，放在粗糙水平面上，如图所示由于物块质量很大，摩擦力也很大，需要用以A为轴翻滚的方法向前移动物块，若移动距离为s，且sa，问此人至少要对此物块做多少功?提示：利用等效法分析正方体物块重心位置的变化。例题例题重力势能变化量的计算重力势能变化量的计算如图所示，一个质量为M的物体放在水平面上，物体上方连接一个长为L、劲度系数k的轻弹簧，现用手拉着弹簧P点缓慢向上移，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，P点位移是H(设开
9、始时弹簧处于原长)，则物体的重力势能增加了()提示：分析这个过程中物体上升的高度。C例题例题重力势能变化量的计算重力势能变化量的计算如图所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2连接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2连接，下端压在桌面上（不连接），整个系统处于平衡状态。现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面。在此过程中，物块2的重力势能增加了_，物块1的重力势能增加了_。提示：下面弹簧下端刚好脱离桌面时，它对物块2恰好没有力。根据胡克定律分析整个过程中物块重心上升的高度。例题例题重力势能变化量的计算重力势能变化量的计算练习练习如图所示，直杆
10、长为2L，中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m、m的小球a和b，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统重力势能如何变化?变化了多少？系统的重力势能增加mgL练习练习练习练习例题例题重力做功和重力势能变化的关系重力做功和重力势能变化的关系（2012四川）关于重力势能与重力做功的下列说法正确的是（）A.物体克服重力所做的功等于重力势能的增加B.在同一高度，将物体以速率v0向不同方向抛出，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物体克服重力所做的功与物体重力势
11、能的增量之和提示：重力势能等于零，只能说明物体在参考平面上，不影响其对别的物体做功。AB例题例题重力做功和重力势能变化的关系重力做功和重力势能变化的关系如图所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h。如果用人工将砖一块一块地叠放起来，那么人至少做功（）。提示：人做的功至少等于所有砖重力势能的增量。B例题例题重力做功和重力势能变化的关系重力做功和重力势能变化的关系规律总结规律总结重力做功和重力势能的比较比较项目概念重力做功重力势能物理意义表达式影响大小的因素特点联系重力对物体所做的功由于物体与地球的相互作用，且由它们之间的相对位置决定的能重力G和某一位置的高度差只与初、末位置的高
12、度差有关，与路径及参考平面的选择无关与参考平面的选择有关，同一位置的物体，选择不同的参考平面会有不同的重力势能值过程量状态量例题例题重力势能的转化重力势能的转化提示：对于流体类重力势能的改变，应将所有流动的液体视为一个整体，找出其重心位置的变化。例题例题重力势能的转化重力势能的转化练习练习C电站的总效率达75%BC练习练习知识梳理知识梳理弹性势能1.定义：物体由于 _而具有的能，叫做弹性势能。2.大小:弹性势能的大小与_及_有关。弹簧的形变量越大，劲度系数_，弹簧的弹性势能_。发生弹性形变形变量劲度系数越大越大知识梳理知识梳理弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做正功，弹性势能_；弹力做负功，弹性
13、势能_。即弹簧恢复原长过程中弹力做_，弹性势能_，形变量变大的过程中弹力做_，弹性势能_。注意：一般选取物体弹性形变为零时，对应的弹性势能为零，因此弹性势能不小于零。当弹簧的伸长量与压缩量相等时，其弹性势能相等。减少减少增加增加正功负功知识梳理知识梳理弹性势能的表达式极限思想从A到B的过程中，弹力做功就是直线与x轴所为梯形ABBA的面积弹簧的自由长度为零势能点例题例题弹性势能的理解弹性势能的理解（2015 徐州模拟）关于弹性势能，下列说法中正确的是（）A只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性势能，其它物体发生弹性形变时是不会有弹性势能的B弹簧伸长时有弹性势能，压缩时没有弹性势能 C弹性限度范围内，同
14、一个弹簧形变量越大，弹簧势能就越大 D火车车厢底下的弹簧比自行车底座下的弹簧硬，则将它们压缩相同的长度时，火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能小提示：同一个弹簧形变量越大，对外做功的本领越大，具有的弹性势能就越大。C例题例题弹性势能的理解弹性势能的理解（考点4/2013昆明）关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是（）A.当弹簧变长时，它的弹性势能一定增加B.当弹簧变短时，它的弹性势能一定减少C.在拉伸长度相同时，劲度系数越大的弹簧，它的弹性势能也越大D.弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于在压缩时的弹性势能提示：弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量（拉伸或压缩的长度）有关。C例题例题弹性势能与弹力做功的关系
15、弹性势能与弹力做功的关系（考点4/2013重庆）如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是（）A.弹簧的弹性势能逐渐减小B.弹簧的弹性势能逐渐增大C.弹簧的弹性势能先增大后减小D.弹簧的弹性势能先减小后增大提示：物体向右运动的过程中，弹力对物体先做正功后做负功。D例题例题弹性势能与弹力做功的关系弹性势能与弹力做功的关系（考点4/2013黄冈）某弹簧的原长l0，劲度系数为k，用力把它拉到伸长量为l处，拉力所做的功为W1；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限度内再伸长l，拉力
16、在继续拉伸的过程中所做的功为W2，则W1与W2的比值为（）A.1：2 B.1：4 C.1：3 D.3：1提示：利用图象法求这个过程中弹力的功。C例题例题弹性势能与弹力做功的关系弹性势能与弹力做功的关系解析：拉力F与弹簧的伸长量l成正比，故在F-l图象中是一条倾斜的直线，如图所示，直线下的相关面积表示功的大小。其中，线段OA下的三角形面积表示第一个过程中的拉力所做的功W1，线段AB下的梯形面积表示第二个过程中拉力所做的功W2，显然，两面积之比为1:3，故W1：W2=1:3，选项C正确。例题例题重力势能和弹性势能的综合问题重力势能和弹性势能的综合问题如图所示，质量为m的物体从光滑的斜面上的A点静止
17、滑下，与固定在地面上并且沿斜面的轻质弹簧接触并将弹簧压缩至最低点B，试求当物体处在最低点时弹簧的弹性势能。(已知ABx，斜面倾角为，物体在A点时弹簧处于原长状态)提示：分析这一过程中能量转化的情况。例题例题重力势能和弹性势能的综合问题重力势能和弹性势能的综合问题（1）在木块下移0.10m的过程中弹性势能的增加量；（2）弹簧的劲度系数。提示：分析这个过程中的能量转化情况，进而求出弹性势能的变化量。例题例题重力势能和弹性势能的综合问题重力势能和弹性势能的综合问题施加力F后木块再次处于平衡状态时F+mg=k(h0+h)联立两式解得弹簧的劲度系数练习练习如图所示，质量为m的物体精致在地面上，物体上面连
18、着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k，现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提升高度h，此时物体已经离开地面，求拉力所做的功。练习练习例题例题引力势能引力势能C提示：分析这一过程中能量转化的情况。因摩擦产生的热量等于减少的机械能。例题例题引力势能引力势能知识迁移知识迁移引力势能引力势能物体m从r1沿径向移至r2的过程中，万有引力做的功（变力的功）把r1至r2中间分成无限多小段，取其中第n小段万有引力近似为一常量知识迁移知识迁移引力势能引力势能这一小段，万有引力做的功在整个过程中，万有引力做的功万有引力做功，引起引力势能的变化。规定：无穷远处引力势能为零，则物体从r移到无穷远处引力做功即物体在r处引力势能知识迁移知识迁移引力势能引力势能如图所示，一人造卫星绕地球做椭圆轨道运动，试比较该卫星在近地点与远地点时的引力势能的大小。课堂总结课堂总结重力势能和弹性势能重力势能重力做功只与_ 有关重力做正功时，重力势能_重力做负功时，重力势能_WG=_弹性势能弹性势能的大小与_及_有关弹簧的形变量越大，劲度系数_，弹簧的弹性势能_。初末位置的高度差减少增加(Ep2Ep1)Ep1EP2形变量劲度系数越大越大
