第四章 第二节 动能 势能.ppt

第四章,第二节,理解教材新知,把握热点考向,应用创新演练,知识点一,知识点二,考向一,考向二,晨背关键语句,知识点三,考向三,知识点四,功能关系,(1),一个物体能够对其他物体,，我们就说这个物体具有能量。,(2),做功的过程就是,的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化，所以，功是,的量度。,能量转化,做功,能量转化,1,功是能量转化的量度,功能关系反映了做功和能量转化间的对应关系，功和能的单位虽然相同，都是焦耳，但它们属于两个完全不同的概念，不能说功就是能，也不能说功变成了能。,2,功和能的区别与联系,(1),区别：功是过程量，能是状态量。只能说处于某一状态的物体,(,或系统,),具有多少能，而不能说这个物体,(,或系统,),具有多少功。,(2),联系：,能量有多种不同形式，且不同形式的能量可以相互转化。不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量转化的过程。,做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度。,1,关于功和能的关系，下列说法正确的是,(,),A,物体具有多少能量，就一定做多少功,B,物体做了多少功，就有多少能量消失,C,功和能的单位相同，都是焦耳,D,功是状态量，能是过程量，所以两者不同,解析：,物体对外做功，说明具有能量，但具有能量的物体不一定做功，,A,错；功是能量转化的量度，做多少功，就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，,B,错；功是过程量，能是状态量，两者单位均为焦耳，故,C,对,D,错。,答案：,C,动能,(1),定义：物体由于,而具有的能量。,(2),表达式：,E,k,。,(3),说明：动能是,(,标、矢性,),，国际单位：,，符号：,。,运动,J,焦耳,标量,对动能的理解,(1),动能是标量，且恒为正值，它仅与速度的大小有关，与速度的方向无关。所以一个物体的速度发生变化时，其动能不一定改变；但动能发生变化时，其速度一定发生变化。,(2),动能是一个状态量，物体的动能与物体是否受力无关，它只与运动物体的质量和速率有关；对于某一物体，它与物体在任意时刻的速度相对应，即动能具有瞬时性。在某一时刻，物体具有一定的速度，也就具有一定的动能。,(3),动能具有相对性，对不同的参考系来说，物体的速度有不同的瞬时值，物体也就具有不同的动能，一般都以地面为参考系来描述物体的动能。,2,(,双选,),关于动能的下列说法，正确的是,(,),A,质量一定的物体，速度发生变化时，动能一定变化,B,质量一定的物体，动能发生变化时，速度一定变化,C,做匀速圆周运动的物体其速度改变而动能不变,D,物体在外力,F,作用下做加速运动，当力,F,逐渐减小,时，其动能也逐渐减小,解析：,当速度大小不变，方向变化时，物体的动能不变，,A,错,C,对。质量一定的物体动能变化时，一定是速度大小变化，,B,对。物体在外力作用下做加速运动，其动能变大，,D,错。,答案：,BC,重力势能,1,定义,由物体所处位置的,决定的能量叫做重力势能。,2,公式,E,p,。,物体的重力势能等于它所受,与,的乘积。,3,重力势能的单位,重力势能是,，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中为,，符号是,J,。,1 kg(m/s,2,)m,1 Nm,1 J,高度,mgh,重力的大小,所处高度,标量,焦耳,4,重力做功的特点,只与运动物体的,和,的,有关，而与运动物体所经过的,无关。,重力做,时，重力势能,；重力做,时，重力势能,。表达式：,。,5,重力势能的相对性,物体具有重力势能,mgh,，总是相对某一水平面来说的。我们把重力势能为,的水平面叫做,。选择,的参考平面，同一物体在空间同一位置的重力势能就,。,起点,终点,位置,路径,正功,减少,负功,增加,W,G,E,p1,E,p2,零,参考平面,不同,不同,1,对重力势能的理解,(1),重力势能的相对性：在重力势能的表达式,E,p,mgh,中，,h,为物体相对零势能面的高度，即重力势能与参考平面的选择有关。同一个物体在同一个位置，相对于不同的参考平面，其重力势能的数值不同。因此要说明物体具有多少重力势能，必须指明零势能面。通常情况下，常选取地面作为重力势能的参考平面。,(2),重力势能是标量、是状态量，有正值、负值：,正值：表示物体在参考平面上方，,E,p,0,；,负值：表示物体在参考平面下方，,E,p,0,，物体的重力势能减少，,E,p2,E,p1,，减少的重力势能等于重力所做的功；当物体上升时，重力对物体做负功,(,或物体克服重力做功,),，,W,G,0,，物体的重力势能增加，,E,p2,E,p1,，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。,3,质量为,m,的小球，从离桌面,H,高处由,静止下落，桌面离地高度为,h,，如图,4,2,1,所示。若以桌面为参考平面，,那么小球落地时的重力势能及整个过,程中小球重力势能的变化分别为,(,),A,mgh,，减少,mg,(,H,h,),B,mgh,，增加,mg,(,H,h,),C,mgh,，增加,mg,(,H,h,),D,mgh,，减少,mg,(,H,h,),解析：,由于以桌面为参考平面，小球落地时的高度为,h,，所以小球落地时的重力势能,E,p,mgh,。整个过程中重力做的功为,W,G,mg,(,H,h,),，所以小球的重力势能就减少,mg,(,H,h,),。,答案：,D,弹性势能,1,定义,物体由于发生,而具有的能量叫做弹性势能。,2,大小,(1),弹性势能的大小跟,的大小有关，,越大，弹性势能也越大。对于弹簧来说，弹性势能还与,有关。,(2),由发生弹性形变的物体各部分的,决定的。,3,势能,和,都是势能。,弹性形变,形变,形变,弹簧的劲,度系数,相对位置,重力势能,弹性势能,弹力做功跟弹性势能变化的关系,图,4,2,2,(1),如图,4,2,2,所示，物体由,O,向,A,运动,(,压缩,),或者由,O,向,A,运动,(,伸长,),时，弹力做负功，弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能。,(2),物体由,A,向,O,运动，或者由,A,向,O,运动时，弹力做正功，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的关系可表示为,W,E,p,。,即弹力做功与弹性势能变化有唯一的对应关系，弹力做多少正,(,负,),功，弹性势能就减少,(,增加,),多少。,答案：,D,重力做功的特点,例,1,质量为,100 g,的小球从,1.8 m,的高处,落到水平地板上，又弹回到,1.25 m,的高度，如,图,4,2,3,所示。求在整个过程中，重力对小,球所做的功是多少。,(,取,g,10 m/s,2,),思路点拨,(1),小球的运动过程可分为两,个阶段。其中下落过程中重力做正功，上升过,程中重力做负功。,(2),由于重力在整个过程中为恒力，也可用全程法求解。,解析,方法一：,分段法：下落过程重力做的功,W,1,mgh,1,1.8 J,，上升过程重力做的功,W,2,mgh,2,1.25 J,，则整个过程中重力做的功,W,G,W,1,W,2,0.55 J,。,方法二：,由于重力做功只与初末位置的高度差有关，故重力做的功为：,W,G,mgh,mg,(,h,1,h,2,),0.55 J,。,答案,0.55 J,借题发挥,求解重力做功的方法,(1),公式法：利用,W,G,mgh,求解,(,h,为初、末位置的高度差,),。,(2),转化法：利用,W,G,E,p1,E,p2,E,p,，转化为重力势能变化的求解。,(3),整体法、隔离法、等效法等，常用于求物体系统或液体的重力做功。,例,1,中，若小球经过多次碰地后，最终停在地面上，则整个过程中，重力对小球所做的功是多少？,解析：,W,mgh,0.1101.8 J,1.8 J,。,答案：,1.8 J,思路点拨,已知物体运动的加速度，可由牛顿第二定律求出对物体的拉力，再由功的定义即可求出各个力的功。重力势能的变化可由重力做功来求得，也可由重力势能的定义求得。,重力做功与重力势能变化的关系,借题发挥,重力势能的变化仅由重力做功的多少决定，与参考平面的选取无关。重力对物体做了多少功，物体的重力势能就改变多少，且重力做的功等于重力势能增加的负值。,答案：,C,弹力做功与弹性势能变化的关系,例,3,如图,4,2,5,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，下列说法中正确的是,(,),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,解析,弹性势能的变化是由弹力做功引起的，弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加。撤去力,F,后物体在向右运动的过程中，弹力先对物体做正功，后对物体做负功，故弹性势能先减小后增大。,答案,D,借题发挥,(1),弹性势能的变化：可以从弹力做功的角度分析，弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加。,(2),弹簧处于原长状态时弹性势能为零，弹簧从原长处伸长或压缩，弹性势能均增加，且每个弹性势能对应着伸长和缩短两个状态。,2,一根弹簧的弹力位移图线如图,4,2,6,所示，那么弹簧由伸长量,8 cm,到伸长量,4 cm,的过程中，弹力做功,和弹性势能的变化量为,(,),A,3.6 J,，,3.6 J,B,3.6 J,3.6 J,C,1.8 J,，,1.8 J,D,1.8 J,1.6 J,答案：,C,点击下图进入,“,应用创新演练,”,