人教版高中物理必修二重力势能与弹性势能

《重力势能》知识全解【教学目标】1．通过不同路径重力做功的分析，归纳出重力做功与路径无关的特点。

2．理解重力势能的表达式。

通过重力做功与重力势能变化的关系体会功能关系。

3．知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。

4．了解弹性势能的决定因素。

【内容解析】1．什么是弹性势能？发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。

可见，物体具有弹性势能的条件是发生了弹性形变。

卷紧的发条、拉长或压缩的弹簧、拉开的弓、正在击球的网球拍、撑杆运动员手中弯曲的杆，等等，都发生了弹性形变，都具有弹性势能。

2．研究弹性势能的出发点弹性势能与重力势能都是物体凭借其位置而具有的能。

在讨论重力势能的时候，我们从重力做功的分析入手。

同样，在讨论弹性势能的时候，则要从弹力做功的分析入手，弹力做功应是我们研究弹性势能的出发点。

3．弹性势能的表达式可能与哪些物理量有关呢？（1）可能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度有关。

这是因为，与重力势能相类比，重力势能与物体被举起（或下降）的高度有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度有关。

重力势能与高度成正比，但是弹性势能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度则不一定成正比，在地球表面附近可认为重力不随高度变化，而弹力在弹簧形变过程中则是变力。

（2）可能与弹簧的劲度系数有关。

这是因为，不同弹簧的“软硬”程度不同，即劲度系数不同，使弹簧发生相同长度的形变所需做的功也不相同。

4．弹性势能与拉力做功的关系当弹簧的长度为原长时，我们设它的弹性势能为0，弹簧被拉长或缩短后就具有了弹性势能。

我们研究弹簧被拉长的情况，那么弹簧的弹性势能应该与拉力所做的功相等。

可见，研究弹性势能的表达式，只需研究拉力做功的表达式。

5．如何计算拉力所做的功？在拉伸弹簧的过程中，拉力是随弹簧的形变量的变化而变化的，拉力还因弹簧的不同而不同。

物体的重力势能和弹性势能重力势能是指物体在重力作用下所具有的储存能量。

它源于物体相对于地面的高度差，是一种与位置有关的势能。

重力势能的计算可以通过以下公式得到：重力势能 = 力的大小 ×物体的高度 ×重力加速度。

而弹性势能是指物体由于形变产生的势能。

当物体被施加力或压缩时，会发生形变，形变过程中储存的能量即为弹性势能。

弹性势能的计算可以通过以下公式得到：弹性势能 = 0.5 ×弹性系数 ×形变的平方。

物体的重力势能和弹性势能是两种不同类型的势能，分别来源于重力和形变。

它们是物理学中非常重要的概念，在描述物体运动和能量转换时起着关键的作用。

举个例子来说明重力势能和弹性势能的不同。

想象一个球被抛向空中的场景。

当球离地面越高，它的重力势能越高。

当球达到最高点时，它的重力势能达到最大值。

随后，球开始下落，重力势能逐渐转化为动能，使球的速度增加。

当球再次回到地面时，它的重力势能变为零，而动能达到最大值。

在这个过程中，重力势能与动能不断互相转化。

然而，如果我们考虑到物体的形变，例如一个弹簧，情况就略有不同。

当弹簧被拉伸或压缩时，它会储存弹性势能。

当施加力量解除时，弹簧会恢复原状，并释放出储存的弹性势能。

这种势能转化的过程是一个频繁出现的现象，例如我们日常生活中使用的弹簧门、弹簧床等都是基于弹性势能的工作原理。

重力势能和弹性势能的存在使得物体能够在不同形态之间转换能量。

从一个形态到另一个形态的能量转换过程中，能量的守恒定律得到了充分体现。

这是能量在物理学中的基本原理之一。

总结一下，物体的重力势能和弹性势能是两种不同类型的势能，分别与重力和形变相关。

重力势能与物体的高度相关，而弹性势能与物体的形变相关。

这两种势能的存在使得物体能够进行能量转换，体现了能量守恒定律的重要性。

在理解物体的运动和能量转化过程时，重力势能和弹性势能是不可忽视的概念。

动能与势能重力势能与弹性势能的转化动能与势能：重力势能与弹性势能的转化引言：物体在运动中具有动能，而在静止时，可以具有势能。

其中，重力势能和弹性势能是常见的两种形式。

本文将重点探讨重力势能和弹性势能之间的相互转化关系。

一、重力势能重力势能是指物体在竖直方向上由于位置的高低而具有的能量。

当物体在地面以上位置时，具有较高的重力势能；而当物体下落至地面时，重力势能逐渐减小为零。

二、动能动能是物体运动时所具有的能量。

当物体在运动过程中，其动能随着速度的增加而增加，随着速度的减小而减小。

三、重力势能转化为动能当一个物体从较高位置自由下落时，其重力势能将转化为动能。

根据能量守恒定律，物体的重力势能转化为等量的动能，数学表达式为：mgh = (1/2)mv²其中，m表示物体的质量，g表示重力加速度，h表示物体的高度，v表示物体的速度。

根据这个公式，我们可以计算物体下落时的动能。

四、弹性势能弹性势能是物体由于形变而具有的能量。

当一个物体被施加外力产生形变时，其具有弹性势能。

弹性势能随着外力的增加而增加，随着形变减小而减小。

五、动能转化为弹性势能当一个物体受到外力撞击时，物体的动能将转化为弹性势能。

例如，当弹簧被压缩时，它具有较大的弹性势能。

根据能量守恒定律，动能转化为等量的弹性势能。

六、重力势能与弹性势能的转化重力势能和弹性势能之间存在相互转化的情况。

例如，当一个重物被吊起并与弹簧相连时，重力势能转化为动能，并将动能转化为弹性势能，使得弹簧发生形变。

当重物的动能消耗完毕时，弹簧的弹性势能将再次转化为重力势能，使重物再次上升。

七、实际应用重力势能和弹性势能的转化在生活中广泛应用。

例如，过山车的上坡部分将乘客的重力势能转化为动能，使其获得速度。

而过山车的下坡部分则将动能转化为重力势能，使乘客再次上升。

此外，在日常生活中，弹簧秤的工作原理也是基于重力势能和弹性势能的转化。

结论：重力势能与弹性势能是能量的两种表现形式，二者之间能够相互转化。

重力势能和弹性势能一、重力势能1定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。

2公式：mgh E P =h ——物体具参考面的竖直高度3参考面a 重力势能为零的平面称为参考面；b 选取：原则是任意选取，但通常以地面为参考面若参考面未定，重力势能无意义，不能说重力势能大小如何选取不同的参考面，物体具有的重力势能不同，但重力势能改变与参考面的选取无关。

4标量，但有正负。

重力势能为正，表示物体在参考面的上方；重力势能为负，表示物体在参考面的下方；重力势能为零，表示物体在参考面上。

5单位：焦耳（J ）6重力做功特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的初、末位置有关，而跟物体运动的路径无关。

7、重力做功与重力势能变化的关系 p E W ∆-=（1）物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量等于重力所做的功；（2）物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。

（3）重力势能变化只与重力做功有关，与其他力做功无关。

二、弹性势能1概念：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用具有势能，称之为弹性势能。

2 弹力做功与弹性势能的关系 p E W ∆-=当弹簧弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小，弹性势能变成其它形式的能；、当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能增大，其它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。

3势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能，势能是系统所共有的。

三、动能1概念：物体由于运动而具有的能量，称为动能。

2动能表达式：221υm E K = 3动能定理（即合外力做功与动能关系）：12K K E E W -=4理解：①合F 在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。

②合F 做正功时，物体动能增加；合F 做负功时，物体动能减少。

③动能定理揭示了合外力的功与动能变化的关系。

4适用范围：适用于恒力、变力做功；适用于直线运动，也适用于曲线运动。

重力势能和弹性势能教案第一章：引言1.1 教学目标让学生了解重力势能和弹性势能的概念。

让学生理解重力势能和弹性势能的定义和计算方法。

让学生掌握重力势能和弹性势能的相互转化关系。

1.2 教学内容重力势能和弹性势能的概念介绍。

重力势能和弹性势能的定义和计算方法讲解。

重力势能和弹性势能的相互转化关系探讨。

1.3 教学方法采用问题导入法，引导学生思考重力势能和弹性势能的概念。

使用实例分析法，让学生通过实际例子理解重力势能和弹性势能的定义和计算方法。

利用互动讨论法，让学生探讨重力势能和弹性势能的相互转化关系。

第二章：重力势能2.1 教学目标让学生了解重力势能的概念。

让学生掌握重力势能的定义和计算方法。

2.2 教学内容重力势能的概念介绍。

重力势能的定义和计算方法讲解。

2.3 教学方法采用问题导入法，引导学生思考重力势能的概念。

使用实例分析法，让学生通过实际例子理解重力势能的定义和计算方法。

第三章：弹性势能3.1 教学目标让学生了解弹性势能的概念。

让学生掌握弹性势能的定义和计算方法。

3.2 教学内容弹性势能的概念介绍。

弹性势能的定义和计算方法讲解。

3.3 教学方法采用问题导入法，引导学生思考弹性势能的概念。

使用实例分析法，让学生通过实际例子理解弹性势能的定义和计算方法。

第四章：重力势能和弹性势能的相互转化4.1 教学目标让学生了解重力势能和弹性势能的相互转化关系。

4.2 教学内容重力势能和弹性势能的相互转化关系探讨。

4.3 教学方法利用互动讨论法，让学生探讨重力势能和弹性势能的相互转化关系。

第五章：能量守恒定律5.1 教学目标让学生了解能量守恒定律的概念。

让学生理解能量守恒定律在重力势能和弹性势能转化中的应用。

5.2 教学内容能量守恒定律的概念介绍。

能量守恒定律在重力势能和弹性势能转化中的应用讲解。

5.3 教学方法采用问题导入法，引导学生思考能量守恒定律的概念。

使用实例分析法，让学生通过实际例子理解能量守恒定律在重力势能和弹性势能转化中的应用。

第四节重力势能1.重力做的功(1)表达式W G＝mgh＝mg(h1－h2)，其中h表示物体起点和终点的高度差，h1、h2分别表示物体起点和终点的高度。

(2)正负物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功，也可以说成物体克服重力做功。

(3)特点物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。

2．重力势能(1)定义：物体由于位于高处而具有的能量。

(2)大小：等于物体所受重力与所处高度的乘积，表达式为E p＝mgh，其中h 表示物体所在位置的高度。

(3)单位：焦耳，与功的单位相同。

重力势能是标量，正负表示大小。

(4)重力做功与重力势能变化的关系①表达式：W G＝E p1－E p2。

②重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增大。

3．重力势能的相对性和系统性(1)相对性①参考平面：物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫做参考平面，在参考平面，物体的重力势能取作0。

②重力势能的相对性选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的。

对选定的参考平面，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值，负值的重力势能，表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小。

(2)系统性重力势能是地球与物体所组成的系统共有的。

判一判(1)重力势能E p1＝2 J，E p2＝－3 J，则E p1与E p2方向相反。

()(2)同一物体的重力势能E p1＝2 J，E p2＝－3 J，则E p1>E p2。

()(3)在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同。

()提示：(1)×重力势能是标量，没有方向。

(2)√重力势能为正值，表示物体处于参考平面的上方，为负值表示物体处于参考平面的下方，而同一物体在越高的地方重力势能越大。

(3)×若选定两物体所处的水平面为参考平面，则两物体的重力势能均为0。

说明：(1)重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关。