3. 势能课堂实录及点评

第四章

机械能和能源

4.3 势能

[学习目标定位]

1.认识重力做功与物体运动的路径无关的特点. 2.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行有关计算. 3.理解重力做功与重力势能变化的关系. 4.知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的. 5.理解弹性势能的概念．

一、重力势能

1．定义：物体由于

而具有的能量叫做重力势能．

2．大小：物体的重力势能等于物体受到的

和它的

的乘积，即Ep＝

. 3．重力势能正、负的意义

重力势能的正负表示重力势能的大小．在参考平面上，物体的重力势能为

；在参考平面的上方，物体的重力势能为

；在参考平面的下方，物体的重力势能为

．

4．重力做功的特点

重力对物体做的功跟路径无关，仅由物体的

和始、末两个位置的

决定．

二、弹性势能

物体由于发生

而具有的能量叫做弹性势能．物体的

越大，弹性势能越大．

三、势能是系统所共有的

重力势能和弹性势能都不是

所有，而是

所有.

一、重力势能

[问题设计] 1．如图所示，一个质量为m的物体，从高度为h1的位置A分别按下列三种方式运动到高度为h2的位置B，在这个过程中思考并讨论以下问题：

(1)根据功的公式求出甲、乙两种情况下重力做的功．

(2)求出丙中重力做的功．

(3)重力做功有什么特点？

2．重力对物体做功，物体的重力势能会发生变化吗？怎样变化？

1

[要点提炼] 1．重力做功：WG＝

－

＝mg(h1－h2)．

注意

重力对物体做的功跟

无关，仅由物体的质量和始、末两个位置的高度决定．

2．重力势能Ep＝mgh，它是标量．

3．重力做功与重力势能改变的关系

(1)表达式WG＝

－

＝－ΔEp

(2)两种情况：

二、重力势能的相对性和系统性

[问题设计]

如图所示，桌面距地面高为H，一物体质量为m，放在距桌面h处，思考并讨论以下问题：

(1)若以地面为零势能参考平面，物体具有的重力势能是多少？以桌面为零势能参考平面，其值又是多少？

(2)选取不同的零势能参考平面，物体具有的重力势能不同，这说明了什么？如何选择零势能参考平面呢？

[要点提炼] 1．重力势能的相对性

(1)重力势能具有

性，即Ep与选取的参考平面(零势能面)

．因此，在计算重力势能时，必须首先选取参考平面．

(2)重力势能的变化是

的，它与参考平面的选取

．

(3)正负的含义：在参考平面上方物体的重力势能是

值，表示物体在这一位置的重力势能比在参考平面上时

；在参考平面下方，物体的重力势能是

值，表示物体在这一位置的重力势能比在参考平面上时

．

2．重力势能的系统性：重力势能是

与

所组成的系统共有的．

三、弹性势能

[问题设计]

物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能．如图所示，弹簧左端固定，右端连一物体，O点为弹簧的原长处．

(1)当物体由O点向右移动的过程中，弹簧的弹力做什么功？弹性势能怎样变化？当物体由A′向O移动的过程中，弹力做功和弹性势能变化情况又会怎样呢？

(2)分析物体由O向A移动和由A向O移动过程弹力做功与弹性势能变化的关系，并与(1)的结果对比得出什么结论？

2

[要点提炼] 1．物体由于发生

而具有的能量叫做弹性势能．

2．发生形变的物体

具有弹性势能，只有发生

的物体才具有弹性势能．

3．弹性势能是弹力装置和受弹力作用的物体组成的系统所共有的．

4．弹力做功引起弹性势能的变化．弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加．

一、对重力做功的理解

例1

物体沿不同的路径从A运动到B，如图所示，则(

) A．沿路径ACB重力做的功大些

B．沿路径ADB重力做的功大些

C．沿路径ACB和路径ADB重力做功一样多

D．以上说法都不对

二、对重力势能的理解

例2

关于重力势能，以下说法中正确的是(

) A．某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的

B．只要重力做功，重力势能一定变化

C．物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变

D．重力势能为零的物体，不可能对别的物体做功

三、重力做功与重力势能变化的关系

例3

质量为m的物体从离湖面H高处由静止释放，落在距湖面为h的湖底，如图所示，在此过程中(

) A．重力对物体做功为mgH

B．重力对物体做功为mg(H＋h) C．物体的重力势能减少了mg(H＋h) D．物体的重力势能增加了mg(H＋h)

四、弹力做功与弹性势能变化的关系

例4

如图所示，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，下列说法正确的是(

) A．弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能逐渐减小

B．弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能逐渐增加

C．弹簧先对物体做正功，后对物体做负功，弹簧的弹性势能先减少再增加

D．弹簧先对物体做负功，后对物体做正功，弹簧的弹性势能先增加再减少

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1．(对重力做功的理解)沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的两个斜面，向上拉同一物体到顶端，下列说法中正确的是(

) A．沿坡度大的斜面上升克服重力做的功多

B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多

C．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少

D．两种情况克服重力做功同样多

2．(对重力势能的理解)下列关于物体的重力势能的说法中正确的是(

) A．物体重力势能的数值随选择的参考平面的不同而不同

B．物体的重力势能实际上是物体和地球组成的系统所共有的

C．重力对物体做正功，则物体的重力势能增加

D．物体位于所选的参考平面以下时，物体的重力势能为负值

3．(重力做功与重力势能变化的关系)一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g＝10 m/s2)(

) A．重力做功为1.8 J B．重力做了0.55 J的负功

C．物体的重力势能一定减少0.55 J D．物体的重力势能一定增加1.25 J 4．(弹力做功与弹性势能变化的关系)如图所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是(

) A．重力势能减少，弹性势能增大

B．重力势能增大，弹性势能减少

C．重力势能减少，弹性势能减少

D．重力势能不变，弹性势能增大

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