重力势能、弹性势能、动能和动能定理.docxVIP

实用标准文案 课 重力势能、弹性势能、动能和动能定理 题 1、掌握重力势能、弹性势能和动能的概念 教学目的 2、熟练应用动能定理 重 难 点 动能定理的应用 教 学 内 容 【基础知识总结与巩固】 一、重力做功和重力势能 1 ）重力做功特点：重力对物体所做的功只跟物体的初末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关。物体沿闭合的路径运动一周，重力做功为零，其实恒力（大小方向不变）做功都具有这一特点。 如物体由 A 位置运动到 B 位置，如图 1 所示， A、 B 两位置的高度分别为 h 1、 h 2 ，物体的质量为 m ，无论从 A 到 B 路径如何，重力做的功均为： W G=mgs ×cosa=mg （ h 1 － h 2） =mgh l－ mgh 2 可见重力做功与路径无关。 2 ）重力势能 定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。公式： Ep=mgh 。 单位：焦（ J） 3 ）重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性 重力势能是一个相对量。它的数值与参考平面的选择相关。在参考平面内，物体的重力势能为零；在参考平面 上方的物体，重力势能为正值；在参考平面下方的物体，重力势能为负值。 精彩文档 实用标准文案 重力势能变化的不变性（绝对性） 尽管重力势能的大小与参考平面的选择有关， 但重力势能的变化量都与参考平面的选择无关， 这体现了它的 不变性（绝对性） 。 某种势能的减小量，等于其相应力所做的功。 重力势能的减小量，等于重力所做的功；弹簧弹性势能的减小量，等于弹簧弹力所做的功。 重力势能的计算公式 Ep =mgh ，只适用于地球表面及其附近处 g 值不变时的范围。若 g 值变化时。不能用其计 算。 二、 弹力做功和弹性势能 探究弹力做功与弹性势能 1 ）功能关系是定义某种形式的能量的具体依据，从计算某种力的功入手是探究能的表达式的基本方法和思路。 2 ）科学探究中必须善于类比已有知识和方法并进行迁移运用。 3 ）科学的构思和猜测是创造性的体现。可使探究工作具有针对性。 4 ）分割——转化——累加，是求变力功的一般方法，这是微积分思想的具体应用。求和或累加可以通过图象上的面积求得。 ① 计算弹簧弹力的功。 由于弹力是一个变力，计算其功不能用 W=Fs 设弹簧的伸长量为 x，则 F=kx ，画出 F— x 图象。如图 5 所示。 1 1 则此图线与 x 轴所夹面积就为弹力所做的功。 由图象可得 W 弹 = 2 k x12 － 2 k x22 ；x1、x2 分别为始末状态时弹簧 的形变量。 精彩文档 实用标准文案 ② 弹性势能的表达式的确定。 1 x12 1 x22 1 由 W 弹 = － Ep=E p1 p2 2 k 2 k p 2 2 。这与前面的讨论相符合 －E 和W= － ；可知 E= kx （ 5 ）弹力做功与弹性势能变化的关系 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。当物体由 O 点向右移动的过程中，弹簧被拉 长。弹力对物体做负功，弹性势能增加；当物体由 O 点向左移动的过程中，弹簧被压缩，弹力对物体做负功， 弹簧弹性势能增加 当物体由 A 点向右移动的过程中，弹簧的压缩量减小，弹力对物体做正功，弹性势能减小；当物体由 A’点向 左移动的过程中，弹簧的伸长量减小，弹力做正功，弹性势能减小。 总之，当弹簧的弹力做正功时。弹簧的弹性势能减小，弹性势能变成其他形式的能；当弹簧的弹力做负功时，弹 簧的弹性势能增大，其他形式的能转化为弹簧的弹性势能。这一点与重力做功跟重力势能变化的关系相似。 依功能关系由图象确定弹性势能的表达式 如图 7 所示，弹簧的劲度系数为 k 左端固定，不加外力时。右端在 O 处，今用力 F 缓慢向右拉弹簧，使弹簧伸 长经 A 处到 B 处。手克服弹簧弹力所做的功，其大小应该等于外力 F 对弹簧所做的功，即为弹簧的弹性势能增 加量。由拉力 F=kx 画出 F 随 x 变化的图线（见图 5 所示），根据 W=Fs 知，图线与横轴所围的面积应该等于 F 所做的功。有 1 1 1 W= 2 2 2 （ kx 1+kx 2 ）（x 2 －x1 ）= 2 kx 2 － 2 kx 1 1 所以 Ep = 2 kx 2 说明： 精彩文档 实用标准文案 1 ① 在 Ep = 2 kx 2 中， Ep 为弹簧的弹性势能， k 为弹簧的劲度系数， x 为形变量（即压缩或伸长的长度） ；本公式不 要求学生掌握和使用。 1 ② 弹簧的弹性势能 Ep = 2 kx 2 ，是指弹簧的长度为原长时规定它的弹性势能为零时的表达式。我们完全可以规定 弹簧某一任意长度时的势能为零势能， 只不过在处理问题时不方便。 在通常情况下， 我们规定弹簧处在原长时的 势能为零势能。 三、动能 1.