高中物理 4.2動(dòng)能 勢(shì)能 學(xué)案 粵教版必修2（通用）

1、4.2 動(dòng)能 勢(shì)能 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能：1、知道做功的過程就是物體能量的轉(zhuǎn)化過程。知道功是能量轉(zhuǎn)化的量度。2、正確理解動(dòng)能的概念，會(huì)用動(dòng)能的定義式進(jìn)行計(jì)算3、理解重力勢(shì)能的概念和相對(duì)性，會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(jìn)行計(jì)算4、理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系知道重力做功與路徑無關(guān)5、了解彈性勢(shì)能二、過程與方法：1、推導(dǎo)重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系，學(xué)會(huì)如何把科學(xué)規(guī)律用簡(jiǎn)潔的語言表達(dá)出來，學(xué)會(huì)科學(xué)的表達(dá)方法。2、觀察被舉高的重物所具有的重力勢(shì)能與形變的物體所具有的能量之間有何相同之處，體會(huì)類比法是物理學(xué)研究中常用的一種方法。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀：1、通過討論交流的形式，培養(yǎng)合作精神和積極參與的

2、意識(shí)。2、運(yùn)用辯證唯物主義的觀點(diǎn)和科學(xué)的態(tài)度，從功能角度探索、研究、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律，并運(yùn)用它服務(wù)人類?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】重力勢(shì)能以及重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系.【知識(shí)要點(diǎn)】一、能量1、 如果一個(gè)物體能夠?qū)ν饨缱龉Γ覀兙驼f這個(gè)物體具有能量。能量總是與物體的某一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相聯(lián)系，并且與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。所以，能量是由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定的，能量是狀態(tài)量。能量不能脫離物體而單獨(dú)存在。并且與物體的質(zhì)量相對(duì)應(yīng)。2、 在國(guó)際單位制中，能量的單位和功相同，都是焦耳（J）。3、 功和能的關(guān)系做功的過程就是物體能量轉(zhuǎn)化的過程，做了多少功，就有多少能量改變。也就是說，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。外界對(duì)物體做功，物體能

3、量要增加；物體對(duì)外界作功，物體能量要減少。4、無論什么形式的能量都是標(biāo)量。二、動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。永遠(yuǎn)是正值。 式中EK表示物體的動(dòng)能，m是物體的質(zhì)量，v是物體瞬時(shí)速度的大小。注意：速度是相對(duì)的，由所確定的動(dòng)能大小也是相對(duì)的。通常我們以地面做參照物計(jì)算物體的動(dòng)能。三、重力勢(shì)能：物體與地球組成的系統(tǒng)中，由于物體與地球間相互作用，由它們間的相對(duì)位置決定的能量叫重力勢(shì)能。EG= mgh 說明：（1）、重力勢(shì)能本來是物體與地球組成的系統(tǒng)共有的，通常簡(jiǎn)稱為“物體具有多少重力勢(shì)能”。（2）、重力勢(shì)能具有相對(duì)性，它的值與“零勢(shì)能面”的選取有關(guān)。但是，重力勢(shì)能的改變量卻與“零勢(shì)能面”的選取無

4、關(guān)?！跋鄬?duì)位置”指的是：重力勢(shì)能是相對(duì)于某一個(gè)水平面來說的，將這個(gè)水平面的高度取作零，在這個(gè)水平面上重力勢(shì)能也為零。這個(gè)水平面叫參考面(或零勢(shì)能面)。一般選參考面的原則是：i 沒指明時(shí)，以地面為零勢(shì)能面，故重力勢(shì)能又可稱為“物體由于被舉高而具有的能”。ii 一般選初始狀態(tài)或末了狀態(tài)所在平面為零勢(shì)能面。iii 解題中，也可選物體運(yùn)動(dòng)到最低處為零勢(shì)面。3）、重力勢(shì)能有正有負(fù)。物體位于零勢(shì)能面以上，則EG0；位于零勢(shì)能面以下則EG0。4）、重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系：重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功時(shí)，重力勢(shì)能增加。重力做的功與重力勢(shì)能的改變量在數(shù)值上相等。設(shè)初位置重力勢(shì)能為EG1，末位置重力勢(shì)

5、能為EG2 ， 則：EGEG2EG1當(dāng) WG0時(shí) EGEG2EG10WG0時(shí) EGEG2EG10上述性質(zhì)也可表述為：重力做功與路徑無關(guān)，由物體所處的初、末位置決定。四、彈性勢(shì)能物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢(shì)能（EN）說明：（1）、發(fā)生彈性形變時(shí)，物體各部分之間的相對(duì)位置發(fā)生了改變。（2）、彈性勢(shì)能與彈力做功的關(guān)系彈力做正功，彈性勢(shì)能減??；彈力做負(fù)功（即外力克服彈力做正功），彈性勢(shì)能增加。彈力做的功與彈性勢(shì)能的改變量在數(shù)值上相等。【典型例題】【例1】一輛汽車以v1=6 m/s的速度沿水平路面行駛時(shí)，急剎車后能滑行s1=3.6 m.如果改以v2=8 m/s的速度行駛，同樣情況下急剎車后

6、滑行的距離s2為（）A.6.4 mB.5.6 mC.7.2 mD.10.8 m解析：剎車滑行時(shí)，汽車的動(dòng)能消耗于克服路面的摩擦力所做的功（空氣阻力等不計(jì)）.由Ek=mv2=mgs得滑行距離s=即=所以s2=s1=6.4 m.答案:A【例2】如圖423所示，小球在豎直向下的力F作用下將豎直彈簧壓縮，若將力F撤去，小球?qū)⑾蛏蠌椘鸩㈦x開彈簧，直到小球速度為零.在小球上升的過程中，下列說法正確的是（）圖423A.小球的動(dòng)能先增大后減小B.小球在離開彈簧時(shí)動(dòng)能最大C.小球的動(dòng)能最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為零D.彈簧對(duì)小球的彈力做正功時(shí)，小球的動(dòng)能總在增大解析：小球在撤力F前處于平衡狀態(tài)，設(shè)彈簧壓縮量為x，小球

7、的質(zhì)量為m，由平衡條件有：mg+F=kx.撤去F時(shí)，小球?qū)⒃诤狭xmg作用下向上做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，x逐漸減小，當(dāng)kx=mg，即加速度減為零時(shí)，速度達(dá)到最大，此時(shí)x=mg/k.以后小球?qū)⒃谙蛏系暮狭gkx作用下做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，小球脫離彈簧，做上拋運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)減速，速度為零時(shí)達(dá)到最高點(diǎn).結(jié)合彈性勢(shì)能的特點(diǎn)與上述分析，就能對(duì)各選項(xiàng)作出判斷.由上述分析知，小球先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，故A正確;kx=mg時(shí)，速度最大，動(dòng)能最大，小球并未離開彈簧，B錯(cuò)誤.此時(shí)彈簧處于形變狀態(tài)，有彈性勢(shì)能，C錯(cuò)誤.在小球開始減速而未脫離彈簧時(shí)，彈力對(duì)小球做正功，小球動(dòng)能在減小，因此D錯(cuò)誤.答案:A

8、【例3】起重機(jī)以的加速度，將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升h高度，則起重機(jī)鋼索的拉力對(duì)物體做的功為多少？物體克服重力做功為多少？物體的重力勢(shì)能變化了多少？（空氣阻力不計(jì)）解析：由物體運(yùn)動(dòng)的加速度，據(jù)牛頓第二定律可確定物體所受的合力及鋼索對(duì)物體的拉力.再由功的定義式及重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系求解.由題意可知起重機(jī)的加速度a=，物體上升高度h，根據(jù)牛頓第二定律得：mgF=maF=mgma=mgm=mg.方向豎直向上所以拉力做功WF=Fhcos0=mgh重力做功WG=mghcos180=mgh，即物體克服重力做功為mgh.又因?yàn)閃G=mghWG0即物體的重力勢(shì)能增加了mgh.答案:拉力做功

9、為mgh,克服重力做功為mgh,重力勢(shì)能增加了mgh.【當(dāng)堂反饋】1. 下列正確的說法是（ ）A. 只有正在做功的物體才具有能B. 只要能夠做功的物體就具有能C. 正在做功的物體一定具有勢(shì)能D. 能夠做功的物體一定具有動(dòng)能2. 以同樣速度行駛的載重汽車和小轎車，它們的動(dòng)能相比（ ）A. 載重汽車的動(dòng)能大 B. 小轎車的動(dòng)能較大C. 它們的動(dòng)能一樣大 D. 無法比較3. 跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中勻速降落時(shí)機(jī)械能將（ ）A. 逐漸減少B. 逐漸增大C. 保持不變D. 無法說明機(jī)械能的變化情況4. 拋向空中的石子，在飛行中具有（ ）A. 動(dòng)能 B. 勢(shì)能C. 機(jī)械能 D. 以上都對(duì)5. 水從高處落下，水的（ ）A. 勢(shì)能不變，動(dòng)能增加 B. 動(dòng)能、勢(shì)能都不變C. 動(dòng)能增加，勢(shì)能減少 D. 勢(shì)能增加，動(dòng)能減少6. 下列過程中，屬于動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能的是（ ）A. 將一塊石子向上拋出 B. 張開的弓把箭射出；C. 自行車從高坡上滑下 D. 屋檐下落向地面的水滴。7. 一個(gè)物體的重力勢(shì)能減少了，這是因?yàn)椋?）A. 它所處的高度減少了 B. 它所處的高度增加了C. 它的速度減少了 D. 它在水平面上的位置改變了8. 關(guān)于功和能的敘述，其中正確的是（ ）A. 能量就是物體做功的本領(lǐng)，所以能量就是功；B. 一個(gè)物體具有的能量越多，這個(gè)物體具有的功越多；C. 彈簧一定具有彈性勢(shì)能；D.