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1、,第三节 动能和势能,复习目标: 1.知道能的概念 3.知道动能势能定义 4.掌握动能表达式:Ek=mv2/2,势能的表达式EP=mgh,式中各量的物理意义。 5.知道动能与动量的联系和区别。 6.理解重力势能的相对性。,本部分的重点和难点:,1.能的概念,功和能的关系。 2.对动能定理的理解及动能定理的应用。,能的概念:粗浅地说,如果一个物体能够对外界做功,我们就说物体具有能量, 如流动的河水能够推动水轮机而做功,举到高处的铁锤下落时能够把木状打进土里而做功,流动的河水、举高的铁锤都具有能量。,1、动能的概念:物体由于运动具有的能量叫做动能。动能是描述物体运动状态的物理量。动能与哪些因素有关
2、?,实验表明:物体的运动速度越快大,质量越大,动能越大。,2、动能公式的推导:,如图所示:水平面光滑,则:F=ma v2- 02=2as s= v2/2a w=Fs=ma(v2/2a =1/2m v2 ,此式看出力F所做的功等于1/2m v2这个物理量的变化.在物理学中用1/2mv2表示物体的动能.用Ek表示,一、动能:,即:物体动能的大小等于它的质量与它的速度平方乘积的一半。因速度具有相对性,从而动能也具有相对性。 动能是标量,只有大小,没有方向。单位是“焦耳”。,3.定义式,4、物理量的性质:为标量,且恒为正值。,例:质量为2kg的物体,自由下落, 在3s末是物体的动能为多少?,5、动能的
3、变化:,所谓物体动能的变化,指末动能与初动 能之差。动能的变化可以有正负。,一、动能:,1、关于功和能,下列说法正确的是( ) A 功就是能,功和能可以相互转化 B 做功越大,物体的能就越大 C 做的功越多,能量转化越多 D 功是物体能量转化的量度,2、举重运动员将质量为150Kg的杠铃举高2m (1) 运动员做了多少功? (2) 有多少生物能转化为杠铃的重力势能?,解:(1) W=FS=150102=3000J (2) 功是能量转化的量度,做了3000J的功,则 有3000J的生物能转化为杠铃的重力势能。,巩固练习,CD,6.动能与动量的联系和区别 (1)Ek=mv2/2和P=mv,P2=2
4、mEk (2)动量是矢量,动能是标量,课堂练习题:,(1)两物体质量比为1:4,速度比为4:1,则两个物体的动能比( ) A.1:1 B.1:4 C.4:1 D.2:1,C,(2)以下关于动能和动量的关系正确的是( ) A.物体的动能改变,其动量也一定改变; B.物体的动量改变,则其动能一定改变; C.动能是矢量,动量是标量; D.物体的速度不变,则动量不变,动能也不变.,(3)两个具有相等动量的物体,质量分别为m1和m2,且m1 m2 ,比较它们的动能,则( ) A. m2 的动能较大; B m1.的动能较大; C.动能相等; D.不能确定,(4)两个小球的质量分别为m1 和m2 ,且m1
5、=4m2 ,当它们的动能相等时,它们的动量之比P1:P2= .,AD,A,2:1,一、影响重力势能的因素:,主要 因素,物体的质量越大,高度越高,重力势能就越大。,结论:,讨论 1、把一个物体举高时,重力对物体做正功还是负功?重力势能如何变化? 2、一个物体从高处下落,重力对物体做正功还是负功?重力势能如何变化?,一、势能:,重力势能基本概念,二、重力势能的定量表示:,1、重力势能与重力做功的关系:,重力做正功,重力势能减少; 重力做负功,重力势能增加。,重力势能基本概念,(二)重力势能的表达式 Ep = mgh,Ep 物体的重力势能,单位:焦(J) m 物体的质量,单位:千克(kg) g 重
6、力加速度,单位:米秒2(ms2) h 物体的高度,单位:米(m) 即:物体的重力势能等于物体的重量和它的高 度的乘积,重力势能基本概念,讨论 1、一实心铁球与一实心木球质量相等,将它们放在同一水平地面上,下列结论中正确的是: A、铁球的重力势能大于木球的重力势能 B、铁球的重力势能等于木球的重力势能 C、铁球的重力势能小于木球的重力势能 D、上述三种情况都有可能 2、体积相同的铝立方体和铅立方体,放在同一水平桌面上时,哪个重力势能较大?为什么?,二、重力势能具有相对性,重力势能具有相对性,对选定的参考平面而言,在参考面上方的物体的高度是正值,重力势能也是正值;在参考面下方的物体的高度是负值,重
7、力势能也是负值。,讨论:有一物体在A点的重力势能是1J,在B点的重力势能是0,在C点的重力势能是 - 2J,则物体在哪一点的重力势能最大?,h,h,M,若以M为零势面,物体重力势能为多少?,以地面为零势面,物体重力势能为多少?,重力势能具有相对性,a,三、重力势能是标量,注意:重力势能的正负参与比较大小。,重 力 势 能,小结:尽管物体的重力势能的量值与参考平面的选择有关,但同一物体处在不同高度处时重力势能的差值却与参考平面的选择无关解题过程中关心的主要是重力势能的差值,讨论:在同一物体处在不同高度处时重力势能的差值与参考平面的选取是否有关?,1、用Ep1 = mgh1来表示物体在初位置的重力
8、势能;用Ep2 = mgh2来表示物体在末位置的重力势能,则重力功WG = Ep1 - Ep2。,四、重力势能与重力做功的关系,重力势能与重力做功的关系,WG =Ep,WG 0, Ep,WG 0, Ep,WG =0, Ep,重力势能的变化量等于重力所做的功。,重力做功与摩擦力做功有什么不同?,讨论:同一物体放在同一位置,其重力势能是否可以有不同的值?如:有一个质量为m小物体放在二楼地板上,每层楼高h,则该物体的重力势能为多大?,小结:重力做功的特点 重力所做的功只跟物体初位置的高度h1和末位置的高度h2有关,跟物体运动的路径无关,重力势能与重力做功的关系,五、弹性势能,1、发生形变的物体,在恢
9、复原状时能够对外做功,因而具有能量,这种能量叫做弹性势能,物体的形变程度越大,弹性势能也越大,弹 性 势 能,2、影响弹性势能的因素:,跟形变量及物体材料等自身因素有关。,弹性势能的大小可能与哪些因数有关?,不一定成正比,怎样得到弹性势能的表达式呢?,重力势能,弹簧弹力做功,克服弹力做的功与弹性势能的关系,如何计算克服弹力做的功呢?,弹性势能的表达式,其中,k是弹簧的劲度系数, l是弹簧的伸长量或压缩量,重力势能:大小由地球和地面上物体的相对位置决定; 弹性势能:大小由形变程度决定,而形变程度不同,发生形变的物体的各部分相对位置会发生变化。,弹性势能和重力势能的对比,小结:(1)势能也叫位能
10、(2)势能具有系统性:重力势能是地球和物体组成的系统共有的,弹性势能是物体的各部分所共有的,课堂小结:,势能,重力 势能,弹性 势能,1、物体的重力势能等于物体的重 力和它的高度的乘积。,2、重力势能是标量,是状态量。,3、重力势能是物体和地球共有的, 常称为物体的重力势能。,4、重力势能具有相对性。,5、重力做功与路径无关,与初、 末位置有关。,1、发生弹性势能的物体,在恢复原 状时能够对外做功,物体具有能量, 这种能量叫弹性势能。,2、弹性势能:,1关于重力做功和物体的重力势能,下列说法中正确的是: A当重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少 B物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增
11、加 C地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值 D重力做功的多少与参考平面的选取无关,讨 论,2物体在运动过程中,克服重力做功为50J,则: A重力做功为50J B物体的重力势能一定增加50J C物体的动能一定减少50J D重力做了50J的负功,讨 论,1、势能由物体间的相互作用而产生,由它们的相对位置而决定。 2、势能是标量,单位是焦耳。 3、重力对物体所做的功与物体的运动路径无关,只跟物体运动的始、末位置有关,重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。 4、重力势能是地球和地面上的物体共同具有的,一个物体的重力势能的大小与参考平面的有关,同一物体处在不同高度处时重力势能的差值却与参考
12、平面的选择无关。,小 结,例1图5表示一个斜抛物体的运动,当物体由抛出位置1运动到最高位置2时,重力做功是多少?重力势能改变了多少?由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时,重力做功和重力势能的变化是多少?由位置1运动到位置3呢?,练 习,2、以40ms的初速度竖直向上抛出一个物体,以抛出点为参考平面,经过 t s 后,物体的重力势能是重力势能最大值的 倍,则 t 的大小为(g = 10ms2) A2 s B3 s C4 s D5 s,思考:1、挂在竖直墙壁上的长1.80m的画,画面质量为100g,下面画轴质量为200g,将它沿墙缓慢卷起,g取10ms2,需做多少功?,答案: 4.5J,
13、练 习,1关于重力势能的几种理解,正确的是 A重力势能等于零的物体,一定不会对别的物体做功 B相对于不同的参考平面,物体具有不同数值的重力势能,但这并不影响研究有关重力势能的问题 C在同一高度将物体不论向何方向抛出,只要抛出时的初速度大小相同,则落地时减少的重力势能必相等 D放在地面的物体,它的重力势能一定等于零,练 习,练 习,2一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点,则下列说法中正确的是 A沿AB面下滑时重力做功多 B沿两个面下滑时重力做的功相同 C沿AB面下滑时重力势能减少得多一些 D沿两个面下滑时减少的重力势能相同,3在水平面上竖直放置一轻质弹簧,有一物体在它的正上方自由落下,在物体压缩弹簧速度减为零时 A物体的重力势能最大 B物体的动能最大 C弹簧的弹性势能最大 D弹簧的弹性势能最小,练 习,练 习,4质量为1 kg的铁球从某一高度自由落下,当下落到全程中点位置时,具有36 J的动能空气阻力不计,取地面为零势能面,g取10 ms2,则 A铁球在最高点时的重力势能为36J B铁球在全程中点位置时具有72J机械能 C铁球落到地面时速度为12 ms D铁球开始下落时的高度为7.2m,
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