物理滬科版必修2學(xué)案：學(xué)習(xí)導(dǎo)航41勢能的變化與機械功含解析

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1、4.1勢能的變化與機械功思維激活圖4-1-11.“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天.”這是唐代大詩人李白對廬山瀑布的傳神寫照，如圖411所示.你能從物理學(xué)的角度對這一過程進行描述嗎？圖4?1?22.建筑工地上，一臺臺打樁機巍然屹立，重錘在絞車鋼絲繩的帶動下隆隆上升，至打樁機頂端后便自由落下，以雷霆萬鈞之力，把一根根樁打入地下，如圖412所示，建筑物的基礎(chǔ)就此奠定.這里的重錘具有做功的本領(lǐng)，請你從能量轉(zhuǎn)化的角度對這一過程進行描述.提示水從高處流下，重力做功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，因而形成飛流直下的壯觀場

2、面.重錘在提升的過程中，重力勢能要增加，下落過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，因而重錘高速撞擊，將樁打入地下.自主整理一、研究重力做功跟重力勢能變化的關(guān)系1.重力勢能（1）定義：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能.物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積.（2）表達式：Ep=mgh.（3）單位：在國際單位制中，重力勢能的單位為焦耳，符號為J.lJ=1kgms_2m=lNm.2.重力勢能的特點（1）是標(biāo)量，是狀態(tài)量.重力勢能與重力做的功相對應(yīng)，與物體和地球的相對位置有關(guān)，物體的相對位置發(fā)生了變化,

3、物體的重力勢能就變化，所以重力勢能是標(biāo)量，同時又是與狀態(tài)相對應(yīng)的狀態(tài)量.（2）重力勢能具有相對性.物體的高度h總是相對于某一水平面來說的，實際上是把這個水平面的高度取作零.因此，物體的重力熱能也總是相對于某--水平面來說的，這個水平血叫做參考平面.在參考平面，物體的重力勢能為零.選擇哪個水平面作參考平面，可視研究問題的方便而定.一般以解決問題時方便為原則來選取零勢能參考而.3.重力做功與重力勢能變化的關(guān)系（1）重力做功重力做功的大小等于物體重力跟起點高度的乘積mght與物體重力跟終點高度的乘積mg

4、h2兩者之差，即WG=mghi—mgh2.（2）重力做功跟勢能變化重力做的功與重力勢能的關(guān)系可以寫為WG=Epl-Ep2其川表示物體在初位置的重力勢能，EP2=mgh2表示物體在末位置的重力勢能.當(dāng)物體由高處運動到低處時，重力做正功，重力勢能減少，也就是WG>0,Ep】〉Ep2.這時,重力勢能減少的數(shù)量等于重力所做的功.當(dāng)物體由低處運動到高處吋，重力做負功（物體克服重力做功），重力勢能增加，也就是WG<0,Epi

5、體做的功只跟物體的初位置和末位置的高度有關(guān)，而跟物體經(jīng)過的路徑無關(guān).三、彈性勢能1.定義：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有彈力的相互作用，也具有勢能，這種勢能叫做彈性勢能.2.表達式：對于勁度系數(shù)為k的彈簧，伸長量為Ax時，彈性勢能為：E=-kAx2.2高手筆記1?重力做功和重力勢能的區(qū)別與聯(lián)系概念比較項目重力做功重力勢能物理意義重力對物體做功市于物體與地球的相互作用，且由它們之間相對位置決定的能表達式WG=Gs=mgAhEp=mgh影響大小的因素重力G和初、末位置的高度差A(yù)h重力mg和某一

6、位置的高度h特點只與初、末位置的高度差有關(guān)，與路徑及參考平面的選擇無關(guān)與參考平面的選擇有關(guān)，同一位置的物體，選擇不同的參考平面會有不同的重力熱能值過程量狀態(tài)量聯(lián)系重力做功過程是重力勢能改變的過程，重力做正功，重力勢能減少，重力做負功，重力勢能增加，且重力做了多少功，重力勢能就改變多少，即WG=Epl-Ep22.重力熱能是一個標(biāo)量，其“+"“一"表示重力勢能的大小例如：一10JV0V5J3.重力勢能屬于物體和地球組成的系統(tǒng)重力勢能跟重力做功密切相關(guān)，而重力是地球與物體之間的相互作用力.也就是說，倘若

7、沒有地球，就談不上重力勢能.所以，嚴格說來，重力勢能是地球與物體所組成的系統(tǒng)所共有的，而不是地球上的物體單獨具有的.名師解惑1.如何理解重力勢能的相對性？剖析：重力勢能的表達式Ep=mgh中，h為物體的高度.h的值與參考平面的選擇有關(guān)，同一個物體在同一位置，相對于不同的參考平面，其重力勢能的數(shù)值不同.通常情況下，選取地面作為重力勢能的參考平面.在解題時，經(jīng)常選取物體運動過程中的最低位置所在的平面作為參考平面，這樣可以避免負勢能的計算.需要說明的是：盡管重力勢能具有相對性，但在某一過程中重力勢能的變

8、化量卻不具備相對性.在研究問題時，人們更多關(guān)注的是該過程中重力勢能的變化.2.為什么說勢能是系統(tǒng)所共有的？剖析：重力勢能是由物體和地球間的相對位置決定的，物體具有多少重力勢能是一種習(xí)慣說法，但從概念來說，一定要理解為物體與地球這一系統(tǒng)所共有的.由相互作用物體之間相對位置決定的能量叫勢能.重力勢能、彈性勢能都是勢能的一種.（1）勢能是屬于相互作用物體共有的.(2)勢能有多種形式，除上述兩種，還有其他的如熱運動中的分子勢能、電磁運動中的電勢能等等.