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动能势能做功与能量转
化的关系

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第2讲动能势能

[目标定位]1.明确做功与能量转化的关系.2.知道动能的表达式，会用公式计算物体的

动能.3.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.4.理解弹性势能的概

念，会分析决定弹性势能大小的因素.

一、功和能的关系

1．能量：一个物体能够对其他物体做功，则该物体具有能量．

2．功与能的关系：做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能发生转

化，所以功是能量转化的量度．功和能的单位相同，在国际单位制中，都是焦耳．

二、动能

1．定义：物体由于运动而具有的能量．

1
2．大小：物体的动能等于物体的质量与它的速度的平方乘积的一半，表达式：E＝mv2，
k2

动能的国际单位是焦耳，简称焦，用符号J表示．

3．动能是标量(填“标量”或“矢量”)，是状态(填“过程”或“状态”)量．

三、重力势能

1．重力的功

(1)重力做功的特点：

只与物体运动的起点和终点的位置有关，而与物体所经过的路径无关．

(2)表达式

W＝mgΔh＝mg(h－h)，其中h、h分别表示物体起点和终点的高度．
G1212

2．重力势能

(1)定义：由物体所处位置的高度决定的能量称为重力势能．

(2)大小：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，表达式为E＝mgh，
p

国际单位：焦耳．

3．重力做功与重力势能变化的关系

(1)表达式：W＝E－E＝－ΔE.
Gp1p2p

(2)两种情况：

4．重力势能的相对性

(1)重力势能总是相对某一水平面而言的，该水平面称为参考平面，也常称为零势能面，

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不同．

(2)重力势能为标量，其正负表示重力势能的大小．物体在参考平面上方时，重力势能为

正值；在参考平面下方时，重力势能为负值．

想一想在同一高度质量不同的两个物体，它们的重力势能有可能相同吗

答案有可能．若选定两物体所处的水平面为参考平面，则两物体的重力势能均为0.

四、弹性势能

1．定义：物体由于发生形变而具有的能量．

2．大小：跟形变的大小有关．弹簧被拉伸或压缩的长度越大，弹性势能就越大．

3．势能：与相互作用物体的相对位置有关的能量.

一、对动能的理解

1
动能的表达式：E＝mv2
k2

1．动能是状态量：动能与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应．

2．动能具有相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，但一般以地面

为参考系．

3．动能是标量：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值．

例1关于动能的理解，下列说法正确的是()

A．凡是运动的物体都具有动能

B．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化

C．一定质量的物体，速度变化时，动能一定变化

D．动能不变的物体，一定处于平衡状态

答案AB

解析动能是物体由于运动而具有的能量，所以运动的物体都具有动能，A正确；由于速

度是矢量，当方向变化时，若速度大小不变，则动能不变，C错误；但动能变化时，速度

的大小一定变化，故B正确；动能不变的物体，速度的方向有可能变化，如匀速圆周运

动，是非平衡状态，故D错误．

二、重力势能

1．重力做功的特点

由W＝Fscosα可知，重力做的功W＝mgh，所以重力做功的大小由重力大小和重力方向

上位移的大小即高度差决定，与其他因素无关，所以只要起点和终点的位置相同，不论沿

着什么路径由起点到终点，重力所做的功相同．

2．对重力势能的理解及计算

(1)相对性：E＝mgh中的h是物体重心相对参考平面的高度．参考平面选择不同，则物体
p

的高度h不同，重力势能的大小也就不同，所以确定某点的重力势能首先选择参考平面．

(2)系统性：重力是地球与物体相互吸引产生的，所以重力势能是物体和地球组成的系统

共有，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化说法．

(3)重力势能是标量：无方向，但有正负．负的重力势能只是表示物体的重力势能比在参

考平面上时具有的重力势能要少，这跟用正负表示温度高低是一样的．

3．重力做功与重力势能变化的关系

(1)重力做功是重力势能变化的原因，且重力做了多少功，重力势能就改变多少，即W＝
G

E－E＝－ΔE.
p1p2p

①当物体从高处向低处运动时，重力做正功，重力势能减少．

②当物体从低处向高处运动时，重力做负功，重力势能增加．

(2)重力做的功与重力势能的变化量均与参考平面的选择无关．