高中物理 第4章 3 势能教案 教科版必修2-教科版高一必修2物理教案.doc

3．势能
学习目标知识脉络(教师用书独具)1.认识重力做功与路径无关的特点．
2．理解重力势能的概念，知道重力势能具有相对性，会用重力势能的表达式进行计算．(重点、难点)
3．理解重力做功与重力势能变化的关系．(重点)
4．了解弹性势能，知道弹性势能、重力势能都是系统所共有的.

一、重力势能
1．定义：物体由于位于高处而具有的能量叫作重力势能．
2．重力做的功
(1)特点：重力对物体做的功跟路径无关，仅由物体的质量和始、末位置的高度决定．
(2)表达式：WG＝mgh1－mgh2.
3．重力势能的表达式：Ep＝mgh.
物体的重力势能等于物体受到的重力和它的高度的乘积．
4．重力势能的相对性
重力势能总是相对选定的参考平面而言的．
物体在参考平面上时，重力势能为零．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．
二、弹性势能
1．弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量．物体的形变越大，弹性势能越大．
2．势能：重力势能和弹性势能都属于势能．
三、势能是系统所共有的
1．重力势能是地球与受重力作用的物体组成的系统所共有的．
2．弹性势能是弹力装置与受弹力作用的物体组成的系统所共有的．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)物体克服重力做功，重力势能减少． ()
(2)人沿不同路径从山脚到达山顶时，克服重力做的功相同．
()
(3)选择不同的参考平面，同一物体重力势能的数值就不相同．
()
(4)弹簧越长，弹性势能就越大． ()
(5)只要弹簧的形变量相同，弹性势能就相同． ()
(6)弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小． ()
【提示】(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√
2．(多选)如图所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径：①有摩擦作用；②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它．比较这三种情况下重力做的功W1、W2、W3，重力势能的变化量ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3的关系，以下正确的是()

A．W1＞W2＞W3 B．W1＝W2＝W3
C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3 D．ΔEp1＜ΔEp2＜ΔEp3
BC[重力做功与路径无关，取决于物体初、末位置，且与物体受不受其他力无关．重力势能的变化量只取决于重力做的功，因此，三种情况下重力做功相同，重力势能的变化量也相同．]
3．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大
B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定减小
C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大
D．弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
C[弹簧弹性势能的大小，除了跟劲度系数k有关外，还跟它的形变量(拉伸或压缩的长度)有关．如果弹簧原来处在压缩状态，当它变长时，它的弹性势能应减小，在原长处最小．C正确．]
4．一根粗细均匀的长直铁棒重600N，平放在水平地面上．现将一端从地面抬高0.50m，而另一端仍在地面上，则()
A．铁棒的重力势能增加了300J
B．铁棒的重力势能增加了150J
C．铁棒的重力势能增加量为0
D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定
B[铁棒的重心升高的高度h＝0.25m，铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功，与参考平面选取无关，即ΔEp＝mgh＝600×0.25J＝150J，故B正确．]

对重力势能的理解1．重力做功与重力势能的关系
重力做功重力势能物理意义重力对物体做功由物体与地球的相互作用产生，且由它们之间的相对位置决定的能表达式WG＝mgΔhEp＝mgh影响大小的因素重力mg和初、末位置的高度差Δh重力mg和相对参考面的高度h特点只与初、末位置的高度差有关，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，其重力势能的数值不同过程量状态量联系重力做功的过程是重力势能改变的过程，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力势能就改变多少，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp2.重力势能的相对性和绝对性
(1)重力势能的相对性
选取不同的水平面作为参考平面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能的大小与参考平面的选取有关．
(2)重力势能变化的绝对性
物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关．
3．重力势能的正负
重力势能是标量，其数值可正，可负，可为零，表示的是相对大小，如图所示．

选择不同的参考平面，重力势能的数值不同，如下表：
参考平面EpAEpBEpC地面正值正值零桌面正值零负值A处平面零负值负值【例1】如图所示，桌面距地面0.8m，一物体质量为2kg，放在距桌面0.4m的支架上，取g＝10m/s2.

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