重力勢能、彈性勢能、動能定理難點解析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一周學習難點解析學習主題：重力勢能、彈性勢能、動能定理難點1：重力勢能和重力勢能的變化重力勢能的大小取決于物體的重力和相對高度，即EP=mgh，與參考面（零勢能面）的選取有關(guān)。重力勢能是一個標量，但有正負。重力勢能為正，表示物體在零勢能面的上面；重力勢能為負，表示物體在零勢能面的下面。重力勢能是一個狀態(tài)量，對應(yīng)的是一個時刻（或一個位置）。重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)具有的，一般簡化為物體的重力勢能。重力勢能的變化與參考面選取無關(guān)，與初末位置有關(guān)。重力勢能的變化取決于重力做功，與其他力做功無關(guān)。重力做正功，重力勢能減小；重力做負功，重力勢能增加。重力勢能的變化和重力做

2、功的關(guān)系為：WG= -EP?！纠}1】如圖，桌面離地高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高為H處自由下落，不計空氣阻力，設(shè)桌面為零勢能面，則小球開始下落處的重力勢能（ B ）Amgh BmgH Cmg（H+h） Dmg（H-h）【解析】重力勢能具有相對性，開始下落處在零勢能面上面高H處，故該處的重力勢能為mgH。點評：求解物體的重力勢能，首先要選擇零勢能面。若以地面為零勢能面，則小球開始下落處在零勢能面上面高（H+h）處，故該處的重力勢能為mg(H+h)?！纠}2】在離地面80m高處由靜止開始釋放一質(zhì)量為0.2kg的小球，不計空氣阻力，g取10m/s2，以最高點所在水平面為零勢能面。求： （1）第2

3、s末小球的重力勢能； （2）第2s內(nèi)重力勢能變化了多少？【解析】（1）2s末小球下落了h=gt2/2=20m，故重力做功WG=mgh=40J。由WG= -EP得：40= -（EP2 EP1）= -EP2，故2s末小球的重力勢能為EP2= -40J。（2）第2s內(nèi)物體下落的高度為h=15m，故重力做功為WG=mgh=30J。因此，重力勢能變化了EP= -30J，即減少了30J。點評：重力做功等于重力勢能變化的負值，所謂變化，通常指末狀態(tài)的勢能減去初狀態(tài)的勢能?！纠}3】如圖所示，輕質(zhì)繩子繞過光滑的定滑輪，它的一端拴住一個質(zhì)量是10kg的物體，人豎直向下拉繩子，使物體處于靜止狀態(tài)。AB長4m，然后

4、人拉著繩子的另一端沿水平方向緩慢地由A移動到C，A、C相距3m，在這個過程中人做的功為多少?【解析】人做的功等于物體重力勢能的增量，故有 W=EP=mgh=mg(xBC -xAB)=100J。【例題4】一根長為2m，重為200N的均勻木板放在水平地面上，現(xiàn)將它的一端從地面提高0.5m，另一端仍擱在地面上，則外力所做的功為 ( D ) A400J B200J C100J D50J【解析】外力做功引起物體能量（勢能）變化，物體的重心升高了0.25m，即重力勢能增加了mgh=50J，故外力做功為50J?！纠}5】在水平地面上平鋪著n塊相同的磚，每塊磚的質(zhì)量都為m，厚度為d。若將這n塊磚一塊一塊地疊放

5、起來，至少需要做多少功？【解析1】n塊磚平鋪在水平地面上時，系統(tǒng)重心離地的高度為。當將它們疊放起來時，系統(tǒng)重心離地高度為。所以，至少需要做功?！窘馕?】將第二塊磚疊上時，需做功W2=mgd；將第三塊磚疊上時，需做功W3=mg2d；將第n塊磚疊上時，需做功 Wn=mg(n-1)d。所以，將這n塊磚一塊一塊地疊放起來，至少需要做功?！纠}6】一質(zhì)量分布均勻的不可伸長的繩索重為G，A、B兩端固定在水平天花板上，如圖所示，今在繩的最低點C施加一豎直向下的力將繩繃直，在此過程中，繩索AB的重心位置(A )A逐漸升高B逐漸降低C先降低后升高D始終不變【解析】拉力向下拉繩索的過程對繩索做正功，使繩索的重力勢

6、能逐漸增加繩索的重心逐漸升高。點評：功是能量轉(zhuǎn)化的量度。外力做功僅引起重力勢能變化，那么無論是恒力做功還是變力做功，都可用重力勢能的變化來度量，外力做正功會引起重力勢能增大。難點2：彈性勢能的理解彈性勢能是由于物體發(fā)生了彈性形變而具有的勢能。彈性勢能也具有相對性，一般選擇彈簧自然長度處為零勢能。彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系，跟重力做功與重力勢能變化的關(guān)系及其相似。彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負功（物體克服彈力做功），彈性勢能增加。對于彈簧而言，無論是拉伸還是壓縮都會引起彈性勢能的變化，以彈簧原長為零勢能點，則彈簧發(fā)生形變時，彈性勢能都為正，且滿足：?！纠}1】關(guān)于彈性勢能，下列說法中正確的

7、是（ AB ）A任何發(fā)生彈性形變的物體，都具有彈性勢能B任何具有彈性勢能的物體，一定發(fā)生了彈性形變C物體只要發(fā)生形變，就一定具有彈性勢能D彈簧的彈性勢能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關(guān)【解析】任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能，任何具有彈性勢能的物體一定發(fā)生了彈性形變。物體發(fā)生的形變?nèi)舨皇菑椥孕巫儯筒痪哂袕椥詣菽?。彈簧的彈性勢能除了跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關(guān)外，還跟彈簧勁度系數(shù)的大小有關(guān)?！纠}2】如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與物塊拴接，物塊放在光滑水平面上?，F(xiàn)用外力緩慢拉動物塊，若外力所做的功為W，則物塊移動了多大的距離？【解析】外力做的功。所以，彈簧的伸長量亦即物塊

8、移動的距離?！纠}3】如圖所示，質(zhì)量為m物體靜止在地面上，物體上面連著一個直立的輕質(zhì)彈簧，彈簧的勁度系數(shù)為k。現(xiàn)用手拉住彈簧上端，使彈簧上端緩慢提升高度h，此時物體已經(jīng)離開地面，求拉力所做的功?！窘馕觥坷ψ龉Γ黾恿宋矬w的重力勢能和彈簧的彈性勢能。物體離開地面后，彈簧的伸長量為。可見，物體上升的高度為。從而，物體重力勢能的增加量為。彈簧的彈性勢能為。拉力所做的功為難點3：動能定理的理解和應(yīng)用基本原理：合外力做的功等于物體動能的變化量，即W合 = EK2- EK1。動能定理的計算式為標量式，v為相對一參考系的速度。動能定理的研究對象是單一物體，適用于物體的直線運動；適用于恒力或變力做功，力可以

9、是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以分段作用。若物體運動的過程中包含幾個不同過程，應(yīng)用動能定理，可以分段考慮，也可以全過程為一整體來處理。動能定理解題的基本思路：（1）選取研究對象，明確運動過程。（2）分析研究對象受力和各力做功情況，求總功。（3）明確物體在過程始末狀態(tài)的動能EK1和EK2。（4）列出動能定理的方程W合= EK2- EK1。【例題1】在h高處，以初速度v0向水平方向拋出一個小球，不計空氣阻力，小球著地時速度大小為（ C ）A. B. C. D. 【解析】對小球下落的整個過程應(yīng)用動能定理，有，解得?！纠}2】將質(zhì)量m=2kg的小鋼球從離地面H=2m高處由靜止開始釋放，落入沙中h=5cm深處，不計空氣阻力，求沙子對鋼球的平均阻力。（g取10m/s2）【解析1】設(shè)鋼球著地時的速度為v，對鋼球在空中運動階段應(yīng)用動能定理，有；對鋼球在沙中運動階段應(yīng)用動能定理，有。由以上兩式解得沙子對鋼球的平均阻力N=820N。【解析2】對鋼球在整個運動階段應(yīng)用動能定理，有。沙對鋼球的平均阻力N=820N。【例題3】一人用力踢質(zhì)量為1kg的足球，使球由靜止以10m/s的速度沿水平方向飛出，假設(shè)人踢球時對球的平均作用力為200N，球在水平方向運動了20m，那么人對球所做的功為 ( )A50J B