重力势能和弹性势能 高中物理必修二

知识点总结

【学习目标】

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．理解重力势能的变化和重力做功的关系．知道重力做功与路径无关．

3．知道重力势能的相对性．

4．明确弹性势能的含义，理解弹性势能的相对性

5．知道弹性势能与哪些量有关．

【要点梳理】

要点一、重力做功的特点

要点诠释：

重力对物体所做的功只跟物体的初末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关．物体沿闭合的路径运动一周，重力做功为零，其实恒力(大小方向不变)做功都具有这一特点．

如物体由A位置运动到B位置，如图所示，A、B两位置的高度分别为h₁、h₂，物体的质量为m，无论从A到B路径如何，重力做的功均为：

可见重力做功与路径无关．

要点二、重力势能

要点诠释：

(1)定义：物体由于被举高而具有的能．

(2)公式：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积．

h是物体重心到参考平面的高度．

(3)单位：焦(J)．

1J＝．

(4)重力势能是一个相对量，它的数值与参考平面的选择有关．实际上是由h为相对量引起的．参考平面的选择不同，重力势能的值也就不同，一般取地面为参考平面．

在参考平面内的物体，E_P＝0；

在参考平面上方的物体，E_P＞0；

在参考平面下方的物体，E_P＜0．

(5)重力势能是标量，它的正、负值表示大小．

(6)重力势能是地球和物体共有的．

要点三、重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性

要点诠释：

(1)重力势能是一个相对量，它的数值与参考平面的选择有关．在参考平面内，物体的重力势能为零；在参考平面上方的物体，重力势能为正值；在参考平面下方的物体，重力势能为负值．

(2)重力势能变化的不变性(绝对性)．

尽管重力势能的大小与参考平面的选择有关，但重力势能的变化量都与参考平面的选择无关，这体现了它的不变性(绝对性)．

(3)某种势能的减少量，等于其相应力所做的功．

重力势能的减少量，等于重力所做的功；弹簧弹性势能的减少量，等于弹簧弹力所做的功．

(4)重力势能的计算公式E_P＝mgh，只适用于地球表面及其附近g值不变时的范围，若g值变化时，不能用其计算．

要点四、重力做功和重力势能改变的关系

要点诠释：

(1)设A、B两点为物体在运动过程中所经历的两点(如图所示)

若从B点运动到A点，则(重力对物体做负功mgh)；从能量的角度，(重力势能增加mgh)．

若从A点运动到B点，则(重力对物体做正功)；从能量的角度，(重力势能减小mgh)．可见，重力势能的改变△E_P只与重力做功W_G有关，跟物体做什么运动以及是否同时还有其他作用力(如牵引力、阻力等)的存在无关，即．也就是说，重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功；克服重力做功时，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功．即．

(2) 重力做功与重力势能的比较．

要点五、弹性势能

要点诠释：

1.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。

2. 弹性势能的大小跟形变的大小有关，形变量越大，弹性势能越大

对于弹簧来说，弹性势能还与劲度系数有关，当形变量一定时，劲度系数越大的弹簧弹性势能也越大。

3.弹性势能的表达

注意：式中为弹簧的弹性势能，为劲度系数，为弹簧的形变量（即压缩或伸长的长度）

4.弹力做功跟弹性势能变化的关系

当弹簧的弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小，弹性势能变成其他形式的能；当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能增加，其他形式的能转化为弹性势能。

这一点与重力做功跟重力势能变化的关系类似。