4.3 勢(shì) 能 課件 高中物理二【配套課件】

1、3勢(shì) 能,1認(rèn)識(shí)重力做功與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，理解重力勢(shì)能的概念 2理解重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 3知道重力勢(shì)能具有相對(duì)性，知道重力勢(shì)能是物體和地球系 統(tǒng)所共有的 4了解彈性勢(shì)能的概念 5理解彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系,一、重力勢(shì)能 重力勢(shì)能的概念 物體由于位于高處而具有的能量叫做重力勢(shì)能 重力做功與 無(wú)關(guān)，僅由物體的 和 、 兩個(gè)位置的高度決定，即：WGmgh1mgh2式中h1，h2分別代表始、末兩個(gè)位置的高度,路徑,質(zhì)量,始,末,重力勢(shì)能及其物理意義 (1)重力勢(shì)能的公式：Ep _ (2)單位： ，與功的單位相同 (3)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系： 表達(dá)式：WG _ 重力做正功，重力勢(shì)

2、能 ；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能 (4)重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性 相對(duì)性：重力勢(shì)能總是相對(duì)于選定的 而言的(該平面常稱為零勢(shì)面) 系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是 所組成的物體“系統(tǒng)”共有的,mgh,焦耳,Ep,減少,增加,水平面,地球和物體,二、彈性勢(shì)能 定義：發(fā)生彈性形變的物體具有的與 有關(guān)的能量，叫彈性勢(shì)能 彈性勢(shì)能的大小：彈性勢(shì)能的大小跟形變的大小有關(guān)，形變量越大，彈性勢(shì)能也越大 彈性勢(shì)能的特點(diǎn) 彈性勢(shì)能是跟彈力有關(guān)的勢(shì)能，也是 所具有的，彈性勢(shì)能的變化是由 來(lái)量度 勢(shì)能：重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是勢(shì)能,它的形變,彈力做功的多少,系統(tǒng),一、對(duì)重力勢(shì)能的理解與辨析 (1)相對(duì)性：物體的重力勢(shì)能總是相對(duì)于某一水平

3、參考面，在參考面以上為正值，以下為負(fù)值，位于參考面時(shí)為零 (2)重力勢(shì)能是標(biāo)量物體負(fù)的勢(shì)能時(shí)只是表示物體的重力勢(shì)能比在參考面上時(shí)具有的重力勢(shì)能要少，這跟用正負(fù)表示溫度高低是一樣的 (3)重力勢(shì)能的定義式是Epmgh，在國(guó)際單位制中的單位是焦(J) (4)變化量：物體的重力勢(shì)能大小雖然與參考面的選擇有關(guān)，但對(duì)應(yīng)于某一過(guò)程的變化量大小與參考面的選擇無(wú)關(guān),金手指駕校 金手指駕駛員考試2016 金手指駕校 金手指駕駛員考試2016科目一 金手指駕校 金手指駕駛員考試2016科目四 金手指駕校 金手指駕駛員科目一模擬考試 金手指駕考 金手指駕駛員科目四模擬考試,二、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系重力勢(shì)能變

4、化多少是由重力做的功多少唯一量度的如圖431所示，質(zhì)量為m的物體從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)，A點(diǎn)的高度為h1，B點(diǎn)的高度為h2.在這個(gè)過(guò)程中，重力做功WGmgh1mgh2mgh.,圖431,在這個(gè)過(guò)程中，重力勢(shì)能的改變量EpEpBEpAmgh2mgh1mgh，所以重力做功與重力勢(shì)能改變量的關(guān)系為WGEp，這也正說(shuō)明： 當(dāng)物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做正功，WG0，則Ep1Ep2，即重力勢(shì)能減少，重力勢(shì)能減少的數(shù)量等于重力所做的功；當(dāng)物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做負(fù)功(物體克服重力做功)，WG0，則Ep1Ep2，即重力勢(shì)能增加，重力勢(shì)能增加的數(shù)量等于克服重力所做的功,三、彈力做功跟彈性勢(shì)能變化的關(guān)系 如圖432所示，O為

5、彈簧的原長(zhǎng)處 彈力做負(fù)功時(shí)：如物體由O向A運(yùn)動(dòng) (壓縮)或者由O向A運(yùn)動(dòng)(伸長(zhǎng))時(shí)， 彈性勢(shì)能增大，其他形式能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能 彈力做正功時(shí)：如物體由A向O運(yùn)動(dòng)，或者由A向O運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈性勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系為W彈Ep.,圖432,彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)性：雖然彈簧的伸長(zhǎng)量(或壓 縮量)不同，彈簧的彈性勢(shì)能不同，但伸長(zhǎng)和壓縮相同的長(zhǎng)度時(shí)彈性勢(shì)能是一樣的所以彈性勢(shì)能和彈簧的形變量之間不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，而是某個(gè)彈性勢(shì)能可能對(duì)應(yīng)著伸長(zhǎng)和壓縮兩個(gè)不同的狀態(tài),重力做功與重力勢(shì)能的變化,【典例1】 如圖433所示， 一個(gè)質(zhì)量為M的物體，放 在水平地面上，物體上方

6、安裝一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)、勁度系 數(shù)為k的輕彈簧處于原長(zhǎng)， 現(xiàn)用手拉著彈簧上端的P點(diǎn)緩慢向上移動(dòng)，直到物體離開(kāi)地面一段距離，在這一過(guò)程中，P點(diǎn)的位移(開(kāi)始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng))是H，則物體重力勢(shì)能的增加量為 (),圖433,答案C,借題發(fā)揮(1)求重力勢(shì)能的變化關(guān)鍵是找出重心位置的變化 (2)巧用“分解過(guò)程”的方法求得物體重心高度變化，如先彈簧長(zhǎng)度不變物體升高H，后彈簧伸長(zhǎng)x，物體下降x，最終物體重心上升高度為Hx.,【變式1】 掛在豎直墻壁上的長(zhǎng)1.80 m的畫(huà)，畫(huà)面的質(zhì)量為100 g，下面卷軸的質(zhì)量為300 g，今將它沿墻壁卷起，需做功_J.,答案6.3,彈力做功與彈性勢(shì)能的變化,【典例2】 在水平地面

7、上放一個(gè) 豎直輕彈簧，彈簧上端與一 個(gè)質(zhì)量為m的木塊相連，若在 木塊上再作用一個(gè)豎直向下的 力F，使木塊緩慢向下移動(dòng)h，力F做功W1，此時(shí)木塊再次處于平衡狀態(tài)，如圖434所示求： (1)在木塊下移h的過(guò)程中重力勢(shì)能的減少量； (2)在木塊下移h的過(guò)程中彈性勢(shì)能增加量,圖434,解析(1)據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系有 Ep減WGmgh. (2)據(jù)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系有： Ep增W彈 又因木塊緩慢下移，力F與重力mg的合力與彈力等大、反向，所以W彈W1WGW1mgh. 所以彈性勢(shì)能增量：Ep增W1mgh. 答案(1)mgh(2)W1mgh,借題發(fā)揮功是能量轉(zhuǎn)化的量度，因此確定某一過(guò)程中

8、某力做的功，是研究該過(guò)程能量轉(zhuǎn)化的重要方法,【變式2】如圖435所示，在光滑 的水平面上有一物體，它的左端 連一彈簧，彈簧的另一端固定在 墻上，在力F作用下物體處于靜止 狀態(tài)，當(dāng)撤去F后，物體將向右運(yùn)動(dòng)，在物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 () A彈簧的彈性勢(shì)能逐漸減小 B彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大 C彈簧的彈性勢(shì)能先增大后減小 D彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大,圖435,解析撤去F后物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈簧的彈力先做正功后做負(fù)功，故彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大 答案D,潮汐發(fā)電 簡(jiǎn)單地說(shuō)，潮汐發(fā)電就是在海灣 或有潮汐的河口建筑一座攔水堤壩， 形成水庫(kù)，并在壩中或壩旁放置水 輪發(fā)電機(jī)組，利用潮汐

9、漲落時(shí)海水 水位的升降，使海水通過(guò)水輪機(jī)時(shí)推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，如圖436所示從能量的角度說(shuō)，就是利用海水的勢(shì)能和動(dòng)能，通過(guò)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能,圖436,由于引潮力的作用，使海水不斷地漲潮、落潮漲潮時(shí)，大量海水洶涌而來(lái)，具有很大的動(dòng)能；同時(shí)，水位逐漸升高，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能落潮時(shí)，海水奔騰而歸，水位陸續(xù)下降，勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能海水在運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為潮汐能,1913年德國(guó)在北海海岸建立了 第一座潮汐發(fā)電站.1957年我國(guó)在 山東建成了第一座潮汐發(fā)電站.1978 年8月1日山東乳山縣白沙口潮汐 電站開(kāi)始發(fā)電，年發(fā)電量230萬(wàn)千 瓦時(shí).1980年8月4日我國(guó)第一座“單庫(kù)雙向”式潮汐電站江廈

10、潮汐試驗(yàn)電站正式發(fā)電，如圖437所示，裝機(jī)容量為3 000千瓦，年平均發(fā)電1 070萬(wàn)千瓦時(shí)，其規(guī)模僅次于法國(guó)朗斯潮汐電站(裝機(jī)容量為24萬(wàn)千瓦，年發(fā)電5.4億千瓦時(shí))，是當(dāng)時(shí)世界第二大潮汐發(fā)電站,江廈潮汐試驗(yàn)電站 圖437,【典例3】 如圖438所示，某海 灣共占面積 1.0107 m2，漲潮 時(shí)水深20 m，此時(shí)關(guān)上水壩閘 門，可使水位保持20 m不變； 退潮時(shí)，壩外水位降至18 m也保持不變，假如利用此水壩建水電站，且重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男适?0%，每天有兩次漲潮，問(wèn)該電站一天最多能發(fā)出多少電能？(g取10 m/s2，假設(shè)只有退潮時(shí)發(fā)電),圖438,答案41010 J,重力做功與重力勢(shì)

11、能的變化 1一條柔軟的均勻鏈條質(zhì)量為m，長(zhǎng)度為l，平放在水平桌 面上用力提鏈條的一端，將鏈條慢慢提起，直至末端將要離開(kāi)桌面的過(guò)程中，拉力做的功為多少？,2如圖439所示，桌面距地面 0.8 m，一物體質(zhì)量為2 kg，放在 距桌面0.4 m的支架上 (1)以地面為零勢(shì)能面，計(jì)算物體 具有的勢(shì)能，并計(jì)算物體由支架下落到桌面的過(guò)程中，勢(shì)能減少多少？ (2)以桌面為零勢(shì)能面，計(jì)算物體具有的勢(shì)能，并計(jì)算物體由支架下落到桌面過(guò)程中勢(shì)能減少多少？,圖439,解析(1)以地面為零勢(shì)能面，物體的高度h11.2 m，因而物體的重力勢(shì)能：Ep1mgh123.52 J. 物體落到桌面時(shí)重力勢(shì)能：Ep2mgh215.6

12、8 J 物體重力勢(shì)能的減少量：EpEp1Ep27.84 J. (2)以桌面為零勢(shì)能面，物體的高度h10.4 m，因而物體的重力勢(shì)能：Ep1mgh17.84 J，物體落至桌面過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量：Ep7.84 J. 答案(1)23.52 J7.84 J(2)7.84 J7.84 J,彈力做功與彈性勢(shì)能的變化 3如圖4310所示，質(zhì)量為m 的物體靜止在地面上，物體 上面連著一個(gè)輕彈簧，用手 拉住彈簧上端上移H，將物 體緩緩提高h(yuǎn)，拉力F做功WF， 不計(jì)彈簧的質(zhì)量，則下列說(shuō)法正確的是 () A重力做功mgh，重力勢(shì)能減少mgh B彈力做功WF，彈性勢(shì)能增加WF C重力勢(shì)能增加mgh，彈性勢(shì)能增加FH D重力勢(shì)能增加mgh，彈性勢(shì)能增加WFmgh,圖4310,解析可將整個(gè)過(guò)程分為兩個(gè)階段：一是彈簧伸長(zhǎng)到m剛要離開(kāi)地面階段，拉力克服彈力做功WF1W彈，等于彈性勢(shì)能的增加，二是彈