高一物理（粤教版)必修二第4章第2节《动能　势能》（37张ppt）

欢迎进入物理课堂 第二节动能势能 一 功和能的关系1 能量 一个物体能够对其他物体 则该物体具有能量 2 功与能的关系 做功的过程就是 的过程 做了多少功 就有多少能发生转化 反之转化了多少能就说明做了多少功 所以功是 的量度 功和能的单位相同 在国际单位制中 都是 做功 能量转化和传递 能量转化 焦耳 二 动能1 定义 物体由于 而具有的能量 2 动能表达式 1 动能与质量和速度大小的定量关系的推导 质量为m 初速度为v的物体 在水平桌面上运动 因受摩擦阻力f的作用 运动一段位移s后静止下来 如图 运动 则物体克服摩擦力做的功W 设运动的加速度大小为a 根据牛顿第二定律得f 由匀变速直线运动的公式有s 故W 根据功和能的关系 这个功在数值上就等于物体初始所具有的动能 2 公式 Ek ma fs 3 单位 符号J 1J 1kg m2 s2 1N m 4 动能是标量 且恒为 与物体速度方向 焦耳 正值 无关 三 重力势能1 定义 由物体所处位置的 决定的能量 2 公式 Ep 3 单位 符号J 4 矢标量 重力势能是 但有正值 负值之分 5 重力势能的相对性 1 参考平面 重力势能 的水平面 实际问题中 应视研究问题的方便选定参考平面 高度 mgh 焦耳 标量 为零 2 重力势能的相对性 选择不同的参考面 同一物体在同一位置的重力势能 但重力势能的差值与参考平面的选取 3 Ep mgh中 h是相对于参考平面的高度 当物体在参考平面以上时 重力势能取 当物体在参考平面以下时 重力势能取 不同 无关 正值 负值 四 弹性势能1 定义 物体由于 而具有的能量 2 大小 跟 的大小有关 越大 弹性势能也越大 对于弹簧来说 弹性势能与 有关 当形变量一定时 越大的弹簧性势能越大 3 势能 与相互作用物体的 有关的能量 相对位置 发生形变 形变形变量 拉伸或压缩长度 劲度系数 一 重力势能的理解1 相对性 因为Ep mgh 高度h的相对性决定了重力势能具有相对性 例如计算放在桌子上的物体具有多大的重力势能时 可能有不同的结果 如右图所示 若选择桌面为参考面 物体的重力势能为0 选择地面为参考面 物体的重力势能为正值 选择桌面上方的某一高度为参考面 物体的重力势能为负值 2 系统性 重力是地球与物体相互吸引引起的 如果没有地球对物体的吸引 就不会有重力 也不存在重力势能 所以重力势能是这个系统共同具有的 平时所说的 物体 的重力势能只是一种简化的说法 3 重力势能是标量 物体的重力势能为负值表示物体的重力势能比在参考面上时具有的重力势能要少 这跟用正负表示温度高低是相似的 二 重力做功与重力势能的区别与联系 续上表 三 弹性势能的理解1 弹性势能的产生原因 1 物体发生了弹性形变 2 各部分间的弹力作用 2 弹性势能的影响因素 1 弹簧的形变量x 2 弹簧的劲度系数k 3 弹性势能与弹力做功的关系 如右图所示 O为弹簧的原长处 1 弹力做负功时 如物体由O向A运动 压缩 或者由O向A 运动 伸长 时 弹性势能增大 其他形式能转化为弹性势能 2 弹力做正功时 如物体由A向O运动 或者由A 向O运动时 弹性势能减小 弹性势能转化为其他形式的能 3 弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹 Ep 重力做功与重力势能的变化 起重机以的加速度 将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升h高度 则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少 物体克服重力做功为多少 物体的重力势能变化了多少 空气阻力不计 解析 由物体运动的加速度 据牛顿第二定律可确定物体所受的合力及钢索对物体的拉力 再由功的定义式及重力做功与重力势能的变化关系求解 思维总结 重力做功量度重力势能的改变 重力做多少功 物体的重力势能就改变多少 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 重力势能增加 还要理解重力做功与路径无关的特点 变式训练 1 关于重力做功和物体的重力势能 下列说法不正确的是 A 重力对物体做正功时 物体的重力势能一定减少B 物体克服重力做功时 物体的重力势能一定增加C 地球上任何一个物体的重力势能都是一个确定值D 重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面的选取无关 解析 重力做正功 物体的重力势能减少 重力做多少功 重力势能就减少多少 A对 同理B对 物体的重力势能大小除与其质量有关外 还与物体所处的高度有关 在不同高度 零势面确定 同一物体的重力势能不同 C错 重力做功的特点是重力做功多少只与初末位置的高度差有关 与参考面的选取无关 而重力势能的变化等于重力做的功 故D对 答案 C 弹力做功与弹性势能的关系 双选 某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型 图中k1 k2为原长相等 劲度系数不同的轻质弹簧 下列表述正确的是 A 缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B 垫片向右移动时 两弹簧产生的弹力大小相等C 垫片向右移动时 两弹簧的长度保持相等D 垫片向右移动时 两弹簧的弹性势能发生改变 思路点拨 求解此题应把握以下三点 1 弹力大小的影响因素 2 两弹簧间的作用力服从牛顿第三定律 3 弹性势能的影响因素 解析 弹簧劲度系数k越大 向右压缩越多 弹簧弹力越大 物体减速越快 缓冲效果越好 A错 由牛顿第三定律可知两弹簧弹力总是大小相等 B对 由于k1x1 k2x2 k1 k2 所以x1 x2 又因原长相等 故压缩后两弹簧的长度不相等 C错 弹簧形变量越来越犬 弹性势能越来越大 D对 答案 BD 基础达标 1 两个物体质量比为1 4 速度大小之比为4 1 则这两个物体的动能之比 A 1 1B 1 4C 4 1D 2 1 2 双选 关于对动能的理解 下列说法错误的是 A 凡是运动的物体都具有动能B 动能总为正值C 一定质量的物体 动能变化时 速度一定变化 速度变化时 动能也一定变化D 动能不变的物体 一定处于平衡状态 CD 3 一位同学从一楼走到三楼的过程中 下列说法正确的是 A 重力做正功 重力势能增大B 重力做正功 重力势能减小C 重力做负功 重力势能增大D 重力做负功 重力势能减小 解析 从一楼走到三楼的过程中重力的方向与位移方向相反 故重力做负功 重力势能增大 故C正确 答案 C 4 如右下图所示 在竖直平面内 将一物体沿三种不同的路径自A移动至B 已知路径 表示沿直线移动 路径 表示沿曲线移动 路径 表示沿折线A C B移动 重力所做的功分别记为W1 W2 W3 则 A W1 W2 W3B W1W2 W3D W1 W3 W2 解析 根据重力做功特点 重力做功与路径无关 由初 末位置的高度差决定 所以W1 W2 W3 A项正确 答案 A 5 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 它的弹性势能一定变小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 解析 弹簧的弹性势能取决于弹簧的形变量和劲度系数 而不是弹簧长度 所以只有C项正确 答案 C 6 质量是50kg的人沿着长150m 倾角为30 的坡路走上土丘 重力对人做的功是多少 人克服重力做的功是多少 人的重力势能增加了多少 g取10m s2 解析 重力对人做的功为WG mgLcos 90 30 50 10 150 0 5 J 3 75 104 J 即人克服重力做的功为3 75 104J 人的重力势能增加了3 75 104J 答案 3 75 104J3 75 104J3 75 104J 能力提升 7 足球运动员将m 0 5kg的足球沿与水平方向成60 角的方向以10m s的速度踢出 则球被踢出的瞬间具有的动能为 A 25JB 12 5JC 6 25JD 37 5J 8 下面关于重力势能的说法中 正确的是 A 有A B两个物体 A的高度是B高度的2倍 那么物体A的重力势能的数值一定是物体B的2倍B 从同一高度将某一物体以相同的速度竖直上抛或平抛 从抛出到落地的过程中 物体重力势能的变化是相同的C 有一物体从楼顶落到地面 如果受到空气阻力 物体重力势能的减少量小于自由下落时重力势能的减少量D 重力做功时 不仅与物体运动的高度差有关 还与物体运动的路径有关 B 9 如图所示的几个运动过程中 物体弹性势能增加的是 A 如图甲 跳高运动员从压杆到杆伸直的过程中 杆的弹性势能B 如图乙 人拉长弹簧过程中弹簧的弹性势能 C 如图丙 模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中 橡皮筋的弹性势能D 如图丁 小球被弹簧向上弹起的过程中 弹簧的弹性势能 解析 甲中杆的弹力做正功 弹性势能减小 乙中弹簧的弹力做负功弹性势能增加 丙中橡皮筋的弹性势能减小 丁中弹簧向上弹起的过程中 弹簧的弹性势能减小 故B正确 A C D错误 答案 B 10 双选 在下列几种情况中 甲乙两物体的动能相等的是 A 甲的速度是乙的2倍 甲的质量是乙的B 甲的质量是乙的2倍 甲的速度是乙的C 甲的质量是乙的4倍 甲的速度是乙的D 质量相同 速度大小也相同 但甲向东运动 乙向西运动 11 双选 物体在运动过程中克服重力做功10J 则在该过程中 A 重力对物体做功为10JB 重力对物体做功为 10JC 物体的重力势能增加了10JD 物体的重力势能减少了10J BC 感谢您的使用 退出请按ESC键 本小节结束 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全