沪教版(上海)物理高一第二学期(试用版)-第五章 E 功与能量变化的关系 课件

例 汽车在水平的高速公路上做匀加速直线运动，经过100 m 的距离后，速度由10 m/s 增加到30 m/s，汽车的质量为2×103 kg，汽车前进时所受的阻力为车重的0.02倍,求汽车牵引力所做 的功以及牵引力大小。
分析：汽车在运动过程中共受四个力的作用，如图所示
重力和支持力不做功,只有牵引力和阻力做功
5-E 功与能量变化的关系
导入一
1．物体由于运动而具有来自百度文库能量叫动能。
2. 物体的动能等于物体质量跟物体速度的二次方乘积的一半。
Ek
1 mv 2 2
3．动能的单位为焦耳（J）。
1kg ·m2/s2=1N·m=1J
4．动能是标量，是状态量，v 表示速率，动能恒为正值。
导入二
1．由于物体处于一定高度而具有的能量叫重力势能 。
功是能量转化的量度
(1)动能定理
W合 = Ek末 - Ek初=△Ek
合力所做的功等于物体动能的变化。
(2)重力作功与重力势能的变化
WG ＝EP初－ EP末＝- ∆EP
重力做多少正功，重力势能就减少多少； 重力做多少负功，重力势能就增加多少。
例：关于功和能,下列说法中正确的是： ( D) A.能就是功，功就是能 B.做功越多，物体的能就越大 C.外力对物体不做功，这个物体就没有能 D.能量转化的多少可以用功来量度
外力的功来量度动能的增量。
W合>0
其他能
动能
W合<0
②当外力对物体做负功（即物体克服外力做功）
时，Ek<0，物体的动能减少，这说明这个物体向
外输送了一部分能量；
2．动能定理的实质：
动能的改变是靠合外力做功来实现的，并且用合
外力的功来量度动能的增量。
W合>0
其他能
动能
W合<0
③若合外力做功为零，Ek＝0，物体的动能保
2. 物体的重力势能等于物体重力和高度的乘积。
E p mgh
3．国际单位： 焦耳（J） 4．重力势能是 标量 。
表达重力势能时，要指明 零势能面 的位置。
动能定理
1.内容：合力所做的功等于物体动能的变化量。
表达式为：
W合
1 2
mv22
1 2
mv12
或：W合 =△Ek = Ek末 - Ek初
W合 ：外力对物体做的总功
下落过程中，重力作功 mgh ,重力
势能减少
。mgh
（或称增加－mgh） 可见：重力做功的多少，完全可以量度重力势能的变化。 结论：重力做多少正功，重力势能就减少多少；
重力做多少负功，重力势能就增加多少。
塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为 h1=10m的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多 少功？物体的重力势能如何变化？(g=10m/s-2)
表达式 ：EP mgh
三、重力做功与重力势能变化的关系 WG EP1 EP2 重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
四、重力势能是相对的 ，正负表示大小。
一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面 作为零势能参考面。
五、势能是系统能
(三)功和能的关系
1.做功的过程总是伴随着能量的改变， 做了多少功，就有多少能量改变。
若物体加速或减速下降呢？ 分析：重力做功为：
WG=mg(h1-h2)=14000J WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2
=14000J 重力势能减少了14000J
重力做正功重力势能减少
塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为 h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多 少功？物体的重力势能如何变化？ (g=10m/s-2)
mv
2
1 2
mv02
G
WF
1 2
mv2
1 2
mv02
Wf
1 2
m
(v2
v02 ) (0.02mgs)
8.4 10
5
J
由WF =F s 得牵引力大小为
F WF s
8.4 105 100
N 8.4 103
N
四、解题要点
1. 选择研究对象，分析研究对象的受力情况。 2. 计算研究对象所受各力在运动过程中对物体
若物体加速或减速上升呢？ 分析：重力做功为：
WG=mg(h1-h2)=－14000J WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2
=-14000J
重力势能增加了14000J 重力做负功重力势能增加
小结
一、重力做功的特点： WG mgh
与路径无关，只与起点和终点的高度差有关
二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。
WF =F s, Wf = Ff s cos180º= – 0.02 m g s
FN
Ff
F
G
解：汽车在运动过程中共受四个力的作用，如图所示 重力和支持力不做功,只有牵引力和阻力做功
WF =F s, Wf = Ff s cos180º= – 0.02 m g s FN
根据动能定理得：
Ff
F
WF
Wf
1 2
Ek初：物体初态的动能 Ek末：物体末态的动能
2．动能定理的实质：
动能的改变是靠合外力做功来实现的，并且用合
外力的功来量度动能的增量。
W合>0
其他能
动能
W合<0
①当外力对物体做正功时，EK>0，物体的动能
增加，这说明别的物体通过做功的方式，向这 个物体输送了一部分能量；
2．动能定理的实质：
动能的改变是靠合外力做功来实现的，并且用合
持不变。
3.适用条件：
既适用于恒力做功的情况，又适用于变力做功的 情况；既适用于直线运动，又适用于曲线运动。
例 汽车在水平的高速公路上做 匀加速直线运动，经过100 m 的距 离后，速度由10 m/s 增加到30 m/s ，汽车的质量为2×103 kg，汽车前 进时所受的阻力为车重的0.02倍,求 汽车牵引力所做的功以及牵引力大 小。
首先看看重力作功有什么特点？
1、重力做功：
mg
mg
mg
h1
h2 WG = mgh1 - mgh2
特点：重力做功只与它的起点与终点位置有关，
而跟它的运动路径无关。
2、重力作功与重力势能的变化
例：分析小球上升和下落过程中重力作功和重力势能的变化。
上升过程中，重力作功 －mgh,重力
势能增加
m。gh
h
2.功和能的联系与区别
功和能量都是标量，单位都是焦耳（J）。 功是量度能的变化的(做功可以使物体具有的 能量发生变化)。功的大小等于转化的能量， 但功不是能。
做功的大小和正负。
3. 明确物体在运动过程中始、末动能的值。 4. 根据动能定理，列出具体方程式。
5. 代入数值，计算结果。
关键：
（1）正确计算物体所受外力的总功 ；
（2）明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。
物体动能变化的量度是功， 重力势能的变化是否也可以用作功表示出来？
(二)重力做功和重力势能变化