3. 势能课件配套优秀

教案

楚雄一中物理组

杨振东

势能

楚雄一中

杨振东

教学目标

1、

掌握重力做功的特点，引入重力势能的概念

2、

掌握重力势能的特点：零势面、相对性与绝对性

3、

知识扩展，引入弹性势能的概念

学情分析

本次上课班级是我们年级特别遴选出来的一个尖子班，基础较好，学生各方面能力均明显高于一般学生，是我校三年备考重点培养对象。

重点难点

1、

重力做功与路径无关

2、

通过功能关系，从重力做功推出重力势能概念

3、知识迁移，从弹力做功到弹性势能

教学过程

一、引入

【例】重力做功的特点

１、图中是几个斜面，它们的高度相同，而倾角不同。让质量相同的物体沿斜面由静止从顶端运动到底端。试根据功的计算公式计算沿不同的斜面滑下时重力所做的功，并证明这个功与斜面倾角无关。

二、教学

1、重力做功

重力做功多少与物体的运动路径、方式、快慢等无关，只与物体重力及初末位置的高度差有关，即

WG=mgΔh=mgh1-mgh2

某过程重力做功等于这个过程中mgh这个物理量的减少量

2、重力势能

mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力做的功密切相关，另一方面它随着高度的增加而增加，随着质量的增加而增加，恰与重力势能的基本特征一致。因此，我们把物理量mgh叫做物体的重力势能，常用Ep表示，即

Ep=mgh 重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。和功类似，重力势能是标量，其单位也是焦耳。

3、重力做功与重力势能变化的关系

在前面的几个例子中，重力做功为：

WG=mgΔh=mgh1-mgh2

也可写成：

WG=Ep初-Ep末

当物体从高处运动到低处时，重力做正功，WG>0，Ep初>Ep末，重力势能减少．

当物体从低处运动到高处时，重力做负功，WG<0，Ep初

重力对物体做的功等于物体重力势能的减少；物体克服重力做的功等于重力势能的增加

。

教案

楚雄一中物理组

杨振东

4、重力势能的相对性与重力做功的绝对性

由Ep=mgh可以看出，重力势能的具体数值跟高度h密切相关。

选择某个面高度为０，位于这个面上物体重力势能也就为０，这个面就叫参考平面或者零势面。

如果所选择的参考面不同，则物体高度的数值也不同，重力势能也就不同，所以，当提到重力势能时，必须说明选什么面为参考面

提示：物体位于参考面以下h处，则重力势能为－mgh。

例1、如图所示，桌面高度为h，质量为m的小球，从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，试求下列情况下，小球在起点、终点的重力势能，以及整个下落过程中小球重力做的功及重力势能的变化

（1）以桌面为参考面

（2）以地面为参考面

（3）以起点所在高处为参考面

小球的重力势能的数值与所选参考面有关，不论我们如何选择参考系，对于一物理过程，重力势能的改变量是一定的，与参考面无关.。

重力势能是相对的，数值与参考面有关；但对同一物理过程，重力势能的变化量是绝对的，数值与参考面无关

5、保守力和势能

有些力做功仅与初末位置有关，与具体路径无关，这样的力叫做保守力

重力、万有引力、弹簧弹力都是保守力

反之，做功还与路径有关的力叫做非保守力

摩擦力就是非保守力，而且还是一种耗散力

如果两质点间的相互作用为保守力，当两质点间的相对位置发生变化时，不管其经历的路径如何，只要相对位置的初末状态确定，则保守力做的功就被确定。这说明系统的初末状态本身就具有某种与保守力做功能力有关的物理量（能量），这种由相对位置所确定的能量称为势能

只有以保守力相互作用的系统才有势能，势能是系统共有，而不是其中一个物体所独有。

常见的势能有重力势能、弹性势能、引力势能、电势能... 6、弹性势能

发生弹性形变的物体，由于有弹力的相互作用，在恢复原状过程中的能够对外界做功，也具有势能，这种势能叫做弹性势能

卷紧的发条，拉弯了的弓，击球时的网球拍或羽毛球拍，支撑运动员上跳的撑杆等，都具有弹性势能。

弹簧在拉伸或被压缩时均具有弹性势能。形变量为0时，弹性势能为0 与重力做功类似，弹簧的弹力对其它物体做多少功，则弹簧的弹性势能减少多少。

克服弹簧弹力做功，则弹簧的弹力势能增加。

7、弹簧弹性势能的表达式

与重力做功不同，弹簧弹力做功时，弹力为变力，弹簧弹力

F=kx

不能简单用公式W=Fscosα处理，我们有办法处理变力做功吗？

功（尤其是变力对物体所做的功）也可用图象法来求解。

图线所围面积的数值就等于物体发生位移S的过程中F做的功

以弹簧原长为位移零点，右图是弹簧弹力随位移变化的图像

你能找出弹簧从原长变化到伸长（压缩）量为x1时弹力的功吗？

教案

楚雄一中物理组

杨振东

弹簧伸长（压缩）量为x1时弹性势能是多少？

从原长开始，弹簧伸长或压缩x时，弹力所做的功为

W弹=-kx2/2 弹簧形变量为x时，所对应的弹性势能为

Ep= kx2/2 特别说明：上述结论仅适用于弹簧被拉伸或压缩，且不超过弹性限度时的情形

例2如图所示，质量均为m的A、B两物体之间连接一轻弹簧，劲度系数为k，竖直放在水平地面上．今用力F缓慢向上拉A，直到B刚要离开地面，设开始时弹簧的弹性势能为Ep1，B刚要离开地面时弹簧的弹性势能为Ep2，试求：

（1）

Ep1

、Ep2的表达式并比较它们的大小

（2）从开始到B刚要离开地面过程中弹力所做的功

三、小结

1、重力做功的特点

2、重力势能的定义、表达式

3、保守力和势能

4、弹性势能的定义、表达式