第4节势能及其改变【学习素养·明目标】物理观念：1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.2.认识重力做功与路径无关的特点，理解重力做功与重力势能变化的关系.3.知道重力势能具有相对性.4.理解弹性势能的概念，知道弹力做功与弹性势能变化的关系，知道弹性势能具有相对性．科学思维：体会探究重力做功与重力势能变化的关系的思想方法．一、重力势能1．定义物体因为处于一定的高度而具有的能量．2．表达式Ep＝mgh，其中h表示物体的高度，Ep的单位是焦耳，符号J.3．标矢性重力势能是标量，只有大小，没有方向．二、重力做功与重力势能的改变1．重力做功的特点重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关；重力做功总是对应于物体重力势能的变化，两者的大小相等，并且与是否存在其他作用力及其他力是否做功无关．2．两者间的关系(1)物体的重力做多少功，物体的重力势能就减小多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就增大多少．(2)关系式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp.三、弹性势能及其改变1．定义物体因为发生弹性形变而具有的能量．2．影响弹性势能的因素一个物体弹性势能的大小，取决于弹性形变的大小．3．弹力做功与弹性势能的改变物体弹性势能的改变总是与弹力做功相对应，即弹力对外做了多少功，弹性势能就减小多少，克服弹力做了多少功，弹性势能就增大多少．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)物体的质量越大，重力势能一定越大．(×)(2)重力势能是标量，只有大小，没有正、负之分．(×)(3)处在参考平面上的物体重力势能均为零．(√)(4)重力做5J的正功，重力势能增加了5J．(×)(5)跳伞运动员从某一高度跳下，有风和无风时，由于运动路径不同，重力做功不同．(×)(6)选不同的零势能点，同一物体的重力势能不同，重力势能改变量相同．(√)(7)弹簧越长，弹性势能越大．(×)(8)弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加．(√)(9)弹性势能与重力势能类似，也有相对性，如弹簧拉伸时，Ep>0，弹簧压缩时，Ep<0.(×)2．(多选)关于重力势能的理解，下列说法正确的是()A．重力势能有正、负，是矢量B．重力势能的零势能面只能选地面C．重力势能的零势能面的选取是任意的D．重力势能的正、负代表大小CD[重力势能是标量，但有正、负，重力势能的正、负表示比零势能大还是小，A错误，D正确；重力势能零势能面的选取是任意的，习惯上常选地面为零势能面，B错误，C正确．]3．将一个物体由A移至B，重力做功()A．与运动过程中是否存在阻力有关B．与物体沿直线或曲线运动有关C．与物体是做加速、减速或匀速运动有关D．与物体初、末位置高度差有关D[将物体由A移至B，重力做功只与物体初、末位置高度差有关，A、B、C错，D对．]4．关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是()A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大D．弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能C[弹簧长度变化时，弹力可能做负功，也可能做正功，弹性势能可能增加，也可能变小，因此选项A、B错误；对于不同弹簧，拉伸相同长度时，劲度系数k越大，克服弹力做功越大，弹性势能越大，选项C正确；把一个弹簧拉伸和压缩相同长度时，克服弹力做功相同，则弹性势能相同，选项D错误．]重力势能1．重力势能的性质(1)重力势能的相对性重力势能具有相对性，即重力势能的大小与参考平面的选取有关．(2)重力势能变化量的绝对性当一个物体由一个位置运动到另一个位置时，重力势能之差是一定的，与参考平面的选取无关．实际问题中我们更关注的是重力势能的变化量．(3)重力势能的系统性所谓物体的重力势能，实际上是地球和物体组成的系统所共有的，并非物体单独所有，通常所说的物体具有多少重力势能，实际上是一种简略的说法而已．2．重力势能的正、负(1)重力势能是标量，但有正、负值，其正、负表示物体重力势能相对于参考平面上所具有的重力势能的大小．①正值表示物体位于参考平面以上，其重力势能Ep>0.②负值表示物体位于参考平面以下，其重力势能Ep<0.例如，Ep1＝100J，Ep2＝－100J，则Ep1>Ep2.(2)...
