2019-2020學(xué)年高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第二節(jié) 動(dòng)能 勢(shì)能學(xué)案 粵教版必修2

第二節(jié)動(dòng)能勢(shì)能1.理解動(dòng)能的概念，了解標(biāo)量，用動(dòng)能的表達(dá)式進(jìn)行相關(guān)分析和計(jì)算。2。了解重力勢(shì)能的概念，知道重力勢(shì)能具有相對(duì)性，用重力勢(shì)能的表達(dá)式進(jìn)行相關(guān)分析和計(jì)算，了解重力作用和重力勢(shì)能的特性以及與重力勢(shì)能變化的關(guān)系。3 .理解彈性勢(shì)能的概念，知道彈性勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)。一、能源與能源的關(guān)系能量(1)概念：如果一個(gè)物體能給另一個(gè)物體施加力，我們就說這個(gè)物體有能量。(2)形式：能量有機(jī)械能、內(nèi)能、光能、化學(xué)能、核能等多種形式，運(yùn)動(dòng)形式相當(dāng)于多種形式的能量。功勞與能量的關(guān)系工作的過程是能量轉(zhuǎn)換的過程。因?yàn)樽隽硕嗌俟ぷ鲿?huì)產(chǎn)生多少變化，所以那件事是能量轉(zhuǎn)換的尺度。1.弓箭發(fā)射的過程中，作用和能量轉(zhuǎn)換是怎樣的？提示：弓弦對(duì)箭做了正確的事，弓的彈性勢(shì)能對(duì)箭做了多少事，弓弦對(duì)箭做了多少事，有多少彈性勢(shì)能對(duì)箭做了動(dòng)能。二、動(dòng)能定義：運(yùn)動(dòng)引起的物體的能量。公式：ek=mv2。物體的動(dòng)能等于物體質(zhì)量與其速度的平方的一半。矢量標(biāo)準(zhǔn)：動(dòng)能是標(biāo)量，只有大小，沒有方向。單位：與氣力的單位一樣，在國際單位制中，焦耳，縮寫為焦點(diǎn)，符號(hào)為j2.槍口射出的子彈殺傷力很大，用手直接扔向目標(biāo)的話殺傷力很小；乒乓球從對(duì)面高速飛來，我們?nèi)菀鬃プ?，鉛球高速飛來，為什么不敢接呢？提示：運(yùn)動(dòng)物體的能量與速度和質(zhì)量有關(guān)。三、重力勢(shì)能重力勢(shì)能(1)定義：由物體所在位置的高度決定的能量。(2)公式：ep=mgh。物體的重力勢(shì)能等于它受到的重力大小乘以其位置的高度。(3)單位：行，符號(hào)j(4)矢量：重力勢(shì)能為標(biāo)量，但有正值和負(fù)值。重力操作的特征：移動(dòng)的物體不是經(jīng)過的路徑，只與移動(dòng)的物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)。重力工作與重力勢(shì)能變化的關(guān)系(1)表達(dá)式：wg=ep1-ep2。(2)內(nèi)容：重力做正確的事時(shí)，重力勢(shì)能減少。重力做負(fù)作用時(shí)，重力勢(shì)能增加。重力勢(shì)能的相對(duì)性(1)參考平面：重力勢(shì)能為零的水平面。根據(jù)實(shí)際問題中研究問題的方便選擇。(2)重力勢(shì)能的相對(duì)性：如果選擇其他參考平面，同一位置同一物體的重力勢(shì)能不同，但重力勢(shì)能的差與參考平面的選擇無關(guān)。(3)在ep=mgh中，h是相對(duì)于參照平面的高度，如果對(duì)象位于參照平面上方，則重力勢(shì)能取正值；當(dāng)物體位于參考平面以下時(shí)，重力勢(shì)能為負(fù)。3.物體位于一定的高度時(shí)，具有一定的能量，所以從高處落下時(shí)，就以工作的方式釋放這種能量。這種能量的大小與什么因素有關(guān)？提示：質(zhì)量、高度。四、彈性勢(shì)能定義：變形的物體恢復(fù)原狀時(shí)，能給外界力量，所以有能量。彈性勢(shì)能的大小彈性勢(shì)能與變形大小相關(guān)。例如，彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧拉伸或壓縮的長度有關(guān)。拉伸或壓縮的長度越大，彈簧的彈性勢(shì)能就越大。勢(shì)能：與相互作用的物體的相對(duì)位置相關(guān)的能量都稱為勢(shì)能。橡皮筋越長，彈性勢(shì)能就越大嗎？提示：不。在彈性極限內(nèi)，橡皮筋越長，彈性勢(shì)能就越大。超出橡皮筋的彈性極限，橡皮筋增加，彈性勢(shì)能不再增加。理解動(dòng)能學(xué)生用書p53動(dòng)能是標(biāo)量動(dòng)能只與運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度相關(guān)，與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。也就是說，動(dòng)能只有大小，沒有方向。動(dòng)能是狀態(tài)的量速度是狀態(tài)的量，一定質(zhì)量的物體，不同速度的動(dòng)能不同，動(dòng)能也是狀態(tài)的量。動(dòng)能是相對(duì)的量如果選擇不同的參考系，物體的瞬時(shí)速度不同，動(dòng)能也不同。研究表面附近物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用地面作為基準(zhǔn)。對(duì)動(dòng)能的理解如下()a.動(dòng)能是所有運(yùn)動(dòng)物體具有動(dòng)能的普遍機(jī)械能的基本形式b.動(dòng)能并不總是小于0的值，但是同一物體的動(dòng)能大小對(duì)于其他參考系統(tǒng)是不同的c.特定質(zhì)量的物體在動(dòng)能改變時(shí)速度會(huì)恒定變化，但速度改變時(shí)動(dòng)能不一定改變d.動(dòng)能不變的物體必須處于平衡狀態(tài)解決此問題時(shí)，應(yīng)特別注意以下兩點(diǎn)：(1)動(dòng)能和速度的關(guān)系。(2)動(dòng)能是標(biāo)量。解決方法可通過下表逐個(gè)分析每個(gè)選項(xiàng)：選項(xiàng)分析結(jié)論a動(dòng)能是物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量尼姆bek=mv2，v與參考系統(tǒng)選擇相關(guān)尼姆c速度方向變更時(shí)，如果大小不變更，動(dòng)能不會(huì)變更尼姆d勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)能保持不變，但不是處于平衡狀態(tài)回答 abc動(dòng)能是標(biāo)量，在分析標(biāo)量時(shí)，只需關(guān)注相應(yīng)的數(shù)字大小。分析矢量時(shí)要考慮大小和方向兩個(gè)因素。1.(多重選擇)在以下幾種情況下，甲和乙的動(dòng)能是相同的()a.甲的速度是乙的兩倍，乙的質(zhì)量是甲的兩倍b.甲的質(zhì)量是乙的兩倍，乙的速度是甲的兩倍c.甲的質(zhì)量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍d.質(zhì)量相同，速度大小相同，但甲向東移動(dòng)，乙向西移動(dòng)分析：選擇cd。動(dòng)能反映出由于物體運(yùn)動(dòng)的能量狀態(tài)，本身作為標(biāo)量沒有方向。根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式ek=mv2，如果a的速度是b的兩倍，質(zhì)量是b的兩倍，那么a就錯(cuò)了。同樣，可以判斷b錯(cuò)誤，c對(duì)。動(dòng)能是標(biāo)量，沒有方向，所以動(dòng)能大小相等的話，d對(duì)。對(duì)重力勢(shì)能的理解學(xué)生書p53對(duì)重力勢(shì)能的理解(1)相對(duì)性由于ep=mgh，高度h的相對(duì)性，在計(jì)算重力勢(shì)能放在桌子上的物體的重力勢(shì)能時(shí)，可能會(huì)有不同的結(jié)果。如圖所示，如果選擇桌面作為參考平面，則物體的重力勢(shì)能為0，選擇地面作為參考平面，物體的重力勢(shì)能為正值，桌面上方的一個(gè)高度是參考平面，物體的重力勢(shì)能為負(fù)值。(2)系統(tǒng)性重力是由于地球和物體相互吸引而產(chǎn)生的，如果地球?qū)ξ矬w沒有吸引力，那么就沒有重力，也沒有重力勢(shì)能，所以重力勢(shì)能是這個(gè)系統(tǒng)共有的。平時(shí)稱為“物體”的重力勢(shì)能只是簡單的陳述。(3)重力勢(shì)能是標(biāo)量如果物體的重力勢(shì)能為負(fù)，則物體的重力勢(shì)能小于參考平面上的能量，類似于正負(fù)表示溫度的高低。重力工作和重力勢(shì)能變化(1)重力作業(yè)的性質(zhì)由于重力的大小和方向是恒定的，物體的重力所做的事情與物體的起始位置和結(jié)束位置的高度差，以及物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。(2)重力勢(shì)能和重力勢(shì)能的變化重力勢(shì)能是相對(duì)的，其值與參考平面的選擇有關(guān)。delta ep=mgh所知道的重力勢(shì)能的變化與對(duì)象所在位置的高度變化量有關(guān)，與參考平面選擇無關(guān)。(3)重力工作與重力勢(shì)能變化的關(guān)系