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(共22張PPT)
第4節　 勢能及其改變
第一章　功和機械能
教學目標
隕石劃過天空，放出耀眼的光芒， 在地上留下巨大的隕石坑，雪崩會以排山倒海之勢摧毀沿途一切，它們具有的這種能量有什么特點？
新課引入
1、定義：物體因為處于一定的高度而具有的能量稱為重力勢能。
高處的積雪
頂端的過山車
重力勢能的大小與哪些因素有關？
一、重力勢能
猜想與假設：
質量
高度
實驗方法：
控制變量法
（1）讓兩個質量不同的小球從同一高度靜止下落，觀察兩小球落入細沙后的下陷情況。
（2）讓同一小球從不同高度靜止下落，觀察小球的下陷情況。
質量一定，高度越高，
重力勢能越大
高度一定，質量越大，
重力勢能越大
實驗結論：
探究影響小球重力勢能大小的因素
2、在物理學中，重力勢能 可表示為：
4、重力勢能是標量。
3、單位：焦耳（J）
5、系統性：重力勢能是地球與物體組成系統所共有的。
1、定義：物體因為處于一定的高度而具有的能量稱為重力勢能。
一、重力勢能
（1）質量相同的兩個小球，它們的重力勢能相同么？
（2）如何準確的描述它們重力勢能的大小？
不相同，因為高度不同
選擇一個水平面為參考面
h
h
h
B
h
h
h
A
5、重力勢能具有相對性。
（2）參考面上方的物體的重力勢能是正數，參考面下方的物體的重力勢能是負數。
（1）為了比較勢能的大小，應選同一個參考面，處在參考面的物體的重力勢能為0 ，這個面叫做零勢能面。
（3）零勢能面的選取是任意的。
h
h
h
A
EPA=2mgh
EPA= 0
EPA= -mgh
參考面
參考面
參考面
A.物體的位置一旦確定，它的重力勢能大小也隨之確定
B.物體與零勢能面的距離越大，它的重力勢能也越大
C.一個物體重力勢能從-5J變化到-3J，重力勢能變小了
D.重力勢能減小時，重力對物體做正功
1.關于重力勢能的幾種理解，正確的是 ( )
D
【隨堂練習】
A.重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減小
B.物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加
C.重力勢能是矢量，在地球表面以上為正，在地球表面以下為負
D.重力做功的多少與重力勢能的變化都與參考平面的選取無關
2.關于重力做功和重力勢能的說法，下列說法不正確的是 ( )
C
A
Δh
B
h1
h2
質量為 m 的小球從 A 位置運動到 B 位置
豎直向下
WG = mgΔh = mgh1－mgh2
θ
L
Δh
h1
h2
A
B
WG = mgLcos θ = mgΔh = mgh1－mgh2
沿傾斜直線向下
二、重力做功與重力勢能改變的關系
結論：物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關，而跟物體運動路徑無關.
重力勢能和重力做功的表達式非常相似，它們之間的關系是什么呢 ？
Δh
h2
h1
A
B
重力做的功等于重力勢能的減小量
WG ＝ mgΔh＝ mgh1－ mgh2
WG ＝ Ep 1－ Ep 2 ＝ -ΔEp
①物體由高處運動到低處時，重力做正功，物體重力勢能減少；重力勢能減少的數量等于重力做的功。
②物體由低處運動到高處時，重力做負功，物體重力勢能增加；重力勢能增加的數量等于物體克服重力做的功。
拉開的弓
拉長的彈簧
彎曲的撐桿
壓縮的彈簧
物體因為發生彈性形變而具有的能量稱為彈性勢能。
上緊的發條
拉伸的彈弓
三、彈性勢能
將圓珠筆里的彈簧取出，再用硬卡紙做個小紙帽，套在彈簧上，用力將小紙帽往下壓，使彈簧產生一定的彈性形變，然后迅速放開手，看看小紙帽能彈多高。
（1）用大小不同的力，使彈簧產生大小不同的彈性形變，看小紙帽彈起的高度有什么不同？
（2）換用不同勁度系數的彈簧，看小紙帽彈起的高度有什么不同？
探究影響彈簧彈性勢能大小的因素
對于同一根彈簧，伸長量L越長，彈性勢能越大.
伸長量L相同，勁度系數k越大，彈性勢能也越大.
結論：與彈簧的被拉伸或被壓縮的長度有關；與彈簧的勁度系數有關.
A
B
h2
h1
重力勢能與物體的高度有關
彈性勢能與物體各部分之間的相對位置有關
勢能：由相對位置決定的能量。
注意：勢能是存儲于一個系統內的能量，不是物體單獨所具有的，而是相互作用的物體所共有的。比如：重力勢能就是物體與地球所組成的系統所共有的。
【例題】質量是50kg的人沿著長L=150m、傾角為30°的坡路從坡底跑到坡頂，重力對他所做的功是多少？他克服重力所做的功是多少？他的重力勢能增加了多少？（g取10m/s2）
30
他克服重力所做的功為3.75×104J
他的重力勢能增加了3.75×104J
解析：重力對他做的功為 WG =－ mgLsin30° =－3.75×104J
典例分析
勢能及其改變
一、重力勢能
二、重力做功與重力勢能改變的關系
三、彈性勢能
1、一個小球從高處自由落下，則球在下落過程中的動能 ( )
A. 與它下落的距離成正比
B. 與它下落距離的平方成正比
C. 與它運動的時間成正比
D. 與它運動時間的平方成正比
AD
跟蹤練習
2. 以下敘述中正確的是（ ）
A. 重力對物體做功越多，物體的重力勢能越少
B. 物體克服重力做功越多，物體的重力勢能越少
C. 重力對物體不做功，物體的重力勢能一定為零
D. 物體沒克服重力做功，物體的重力勢能不一定為零
D
3. 下列關于重力勢能的說法，正確的是 ( )
A. 重力勢能的變化，只跟物體所處的初末位置有關，與物體實際經過的路徑無關
B. 重力勢能的變化，只跟重力做功有關，和其他力做功多少無關
C. 重力勢能是矢量，當重力對物體做正功時，物體的重力勢能減少
D. 重力勢能是物體和地球共有的，而不是物體單獨具有的
ABD
謝謝
大家

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