势能和动能定理
动能与势能相互转化
1、 在距离地面20m高处以15m/s的初速度 水平抛出一小球，不计空气阻力，取g＝ 10m/s2，求小球落地速度大小? 答案：25m/s
2 、如图所示，在竖直平面内有一段四分 之一圆弧轨道，半径OA在水平方向，一个质量 为m的小球从顶端A点由静止开始下滑，不计摩 擦，求小球到达轨道底端 B 点时小球对轨道压 力的大小为多少？ 答案：3mg
重力势能相互转化，但 总量保持不变
（2）、动能与弹性势能的相互转化
实验探究
1 、运动中小球动能和势能如何 变化？ 2、上述实验现象说明了什么？ 结论：运动中动能与
弹性势能相互转化，但 总量保持不变
二、机械能守恒定律
如图，质量为m的物体在空中做平抛运动，在高度h1的A处 时速度为v1，在高度为h2的B处速度为v2。
E E
Ek 2 Βιβλιοθήκη p 2 Ek1 E p1
a、
1 1 2 2 mv2 mgh2 mv1 mgh1 2 2
意义：系统的初、末状态的机械能守恒，运用时必须 选取参考平面，把初末状态的重力势能正负表示清楚
B、
EP减 Ek增
E E E E
P1 P2 K2
K1
意义:系统减少（增加）的重力势能等于系统 增加（减少）的动能，运用时无需选取参考 平面，只需判断运动过程中系统的重力势能 的变化
C、
EA减 EB增
意义：A物体减少的机械能等于B物体增 加的机械能，运用时无需选取参考平面
机械能守恒定律的守恒条件
机 械 能 守 恒 定 律
只有重力（弹力）做功包括： ①只受重力（或系统内的弹力），不受其 他力(如所有做抛体运动的物体，不计阻力)。 ②还有其它力，但其它力都不做功或其他 力做功代数和时刻为零（只有重力和系统内部 的弹力做功） 。
11能量流动分析(上)——功、动能定理和势能定理
第十一讲：能量流动分析（上）——功、动能定理和势能定理---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、功【例1】如图所示，质量为m 的小球用长L 的细线悬挂而静止在竖直位置。
在下列三种情况下，分别用水平拉力F 将小球拉到细线与竖直方向成θ角的位置。
在此过程中，拉力F 做的功各是多少？⑴用F 缓慢地拉；⑵F 为恒力；⑶若F 为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零。
可供选择的答案有A ．θcos FLB ．θsin FLC ．()θcos 1-FLD ．()θcos 1-mgL二、动能定理【例2】如图所示，游乐列车由许多节车厢组成。
列车全长为L ，圆形轨道半径为R ，（R 远大于一节车厢的高度h 和长度l ，但L>2πR ）。
已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动而不能脱轨。
试问：列车在水平轨道上应具有多大初速度V 0，才能使列车通过圆形轨道？三、势能定理【例3】物体间万有引力场中具有的势能叫做引力势能。
取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为的质点距离质量为M 0的引力源中心为时。
其引力势能（式中G 为引力常数），一颗质地为的人造地球卫星以圆形轨道环绕地球飞行，已知地球的质量为M ，由于受高空稀薄空气的阻力作用。
卫星的圆轨道半径从逐渐减小到。
若在这个过程中空气阻力做功为，则在下面约会出的的四个表达式中正确的是：（ ）A ．B ．C ．D ．0m 0r 00r m GM E p -=m 1r 2r f W f W ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=2111r r GMm W f⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=12112r r GMm W f ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=21113r r GMm W f ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=12113r r GMm W f【例4】有一个竖直固定在地面的透气圆筒，筒中有一劲度为k的轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为m的薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER流体，它对滑块的阻力可调。
重力势能、弹性势能、动能及动能定理
.课重力势能、弹性势能、动能和动能定理题教学目的重难点1、掌握重力势能、弹性势能和动能的概念2、熟练应用动能定理动能定理的应用教学内容【根底知识总结与稳固】一、重力做功和重力势能（1〕重力做功特点：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 1 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：W G=mgs×cosa=mg〔h1－h2〕=mgh l －mgh2可见重力做功与路径无关。
（2〕重力势能定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。
公式： Ep=mgh。
单位：焦〔 J〕（3〕重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性重力势能是一个相对量。
它的数值与参考平面的选择相关。
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。
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，这表达了它的不变性〔绝对性〕。
某种势能的减小量，等于其相应力所做的功。
重力势能的减小量，等于重力所做的功；弹簧弹性势能的减小量，等于弹簧弹力所做的功。
重力势能的计算公式E p=mgh，只适用于地球外表及其附近处g 值不变时的范围。
假设g 值变化时。
不能用其计算。
二、弹力做功和弹性势能探究弹力做功与弹性势能（1〕功能关系是定义某种形式的能量的具体依据，从计算某种力的功入手是探究能的表达式的根本方法和思路。
（2〕科学探究中必须善于类比已有知识和方法并进行迁移运用。
（3〕科学的构思和猜想是创造性的表达。
可使探究工作具有针对性。
（4〕分割——转化——累加，是求变力功的一般方法，这是微积分思想的具体应用。
三、重力势能 动能 动能定理
如果是减少了，减少的重力势能到哪里去了？
9.如图,在光滑的桌面上有一根均匀柔软的质量为m、 长为L的绳,其绳长的1/4悬于桌面下,从绳子开始下滑 至绳子刚好全部离开桌面的过程中,重力对绳子做
功
,绳子的重力势能增量为
(桌面离地
高度大于L)。
答案:15mgL/32
W
G
E
P1
E
P2
说明：变化量（增量）＝末量－初量
减少量 ＝ 初量 －末量
说明：
EP只与重力做功有关，与运动状态和其他受力 （ 1）
无关（ W
E P ； G W G E P ）（重力做正功，释放重
力势能；重力做负功，储存重力势能）
（2）也适用于曲线运动的情况（重力做功与路径无关） W G EP
从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体减少
的重力势能一定相等
C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功 等于克服重力做的功与物体重力势能增量之和
4、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（ D ） A、沿AB面重力做功多
-15mgL/32
10、如图所示，在一次“蹦极”运动中，人由高空下 落到最低点的整个过程中，下列说法中正确的是 ( )
A．重力对人做正功
B．人的重力势能减小
C．橡皮绳对人做正功
D．橡皮绳的弹性势能增加
11、如图所示，重物A质量为m，置于水平地面上， 其上表面竖直立着一根轻质弹簧.弹簧长为L，劲度 系数为k，下端与物体A相拴接.现将弹簧上端点P缓
动能势能动能定理
动能、势能、动能定理知识点一：重力势能要点诠释： 1.重力做功及特点物体运动时，重力对它做的功只跟它起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关；物体被举高时，重力做负功，物体下降时，重力做正功。
物体被举高时，重力做负功，物体下降时，重力做正功。
2.重力势能（1）物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积）物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积 （2）重力势能的表达式：，国际单位是焦耳（）（3）重力势能是状态量，它描述了物体所处的一定状态，与物体所处的位置或时刻对应（4）重力势能具有相对性、系统性。
重力势能为物体与地球这个系统所共有的。
中的是相对参考平面的高度，物体在参考平面的上方，重力势能为正，反之为负，重力势能的大小与参考平面的选择有关，同一物体选择不同的参考平面会有不同的重力势能值。
势能值。
3.重力做功跟重力势能变化的关系重力势能的变化过程，也是重力做功的过程，二者的关系为，表示在初位置的重力势能，表示在末位置的重力势能势能（1）当物体由高处运动到低处时，，表明重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功。
减少，减少的重力势能等于重力所做的功。
（2）当物体由低处运动到高处时，，表明重力做负功时（即物体克服重力做功），重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。
服重力做功），重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。
知识点二：探究弹性势能的表达要点诠释： 1.弹性势能发生弹性形变的物体的各部分之间，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，由于有弹力的相互作用，由于有弹力的相互作用，也具有势能，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。
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，弹性势能还与劲度系数有关，当形变量一定时，当形变量一定时，劲度系数越大的弹簧弹性势能也越大。
性势能也越大。
动力学中的动能定理与势能定理
动力学中的动能定理与势能定理在动力学中，动能定理和势能定理是两个重要的物理定理，它们揭示了物体在不同力场中运动时的能量变化规律。
动能定理描述了物体动能的变化与物体所受力之间的关系，而势能定理则说明了物体在势能变化时所受力的大小。
本文将详细介绍这两个定理的含义和应用。
1. 动能定理动能定理是描述物体动能变化的定理，它表明物体所受的合外力所做的功等于物体动能的增量。
设物体质量为m，初始速度为v1，末速度为v2，根据动能定理可得：[公式]其中K1和K2分别表示初始和末态的动能。
根据动能定理，当物体所受的合外力做功时，物体的动能会发生变化。
动能定理的应用非常广泛，其中一个重要的应用是运动力学中动量定理的推导。
通过将动能定理与牛顿第二定律结合可以得到动量定理：[公式]其中F是物体所受的合外力，dp/dt是物体的动量变化率。
2. 势能定理势能定理是描述物体势能变化的定理，它表明物体在势能发生变化时所受的力的大小等于势能的变化率。
对于某个力场中的物体，在两个位置A和B之间势能的变化为∆U，根据势能定理可得：[公式]其中W_AB是对物体施加力的功，U_A和U_B分别表示位置A和位置B处的势能。
势能定理可以帮助我们理解力场对物体的作用。
在重力场中，物体从高处下落时，势能逐渐转化为动能，因此物体会加速下落。
同样地，在弹簧振子中，势能也会转化为动能，并在运动的过程中不断变化。
总结：动能定理和势能定理是研究物体在力场中运动时能量变化的重要定理。
动能定理表明物体所受的合外力做功等于物体动能的增量，而势能定理则说明物体在势能变化时所受力的大小。
这两个定理在物理学的研究和应用中发挥着重要的作用，帮助我们理解和分析物体的运动过程。
注：本文水平有限，仅提供基本的介绍和解释。
如需深入了解动力学中的动能定理与势能定理，请参考相关教材或专业资料。
动能定理与势能
动能定理与势能动能定理和势能是物理学中关于物体运动的两个重要概念。
本文将逐一介绍动能定理和势能的定义、原理及其应用。
动能定理动能定理是描述物体运动能量变化的一个基本原理。
它表明物体的动能与物体所受力之间存在着一定的关系。
动能定理可以用数学公式表示为：动能定理公式：K = 1/2 mv²其中，K代表物体的动能，m代表物体的质量，v代表物体的速度。
动能定理的基本原理是，当一个物体在运动过程中受到合力F作用，物体的速度将会发生改变，从而导致动能的变化。
如果合力F与物体的速度方向一致，物体的速度将增加，动能也将增加；如果合力F与物体的速度方向相反，物体的速度将减小，动能也将减小。
动能定理的应用非常广泛。
在机械领域中，它可以用来计算物体的机械能，从而分析物体的运动状态。
在运动学中，动能定理可以用来计算物体在不同速度下的动能变化情况。
在动力学中，动能定理可以用来分析物体在受力作用下的加速度和速度变化情况。
势能势能是物体由于其位置或状态而具有的能量。
势能可以分为多种类型，如重力势能、弹性势能、化学势能等。
本文将以重力势能为例进行介绍。
重力势能是物体在地球表面上的高度位置所具有的势能。
它可以用数学公式表示为：重力势能公式：E = mgh其中，E代表物体的重力势能，m代表物体的质量，g代表重力加速度，h代表物体的高度。
重力势能的基本原理是物体在高处具有较大的势能，当物体下落时，其重力势能将会转化为动能。
这个过程通常被称为势能转化为动能。
同样地，当物体上升时，动能将会转化为势能。
重力势能的应用广泛。
在日常生活中，我们可以根据物体的质量、高度和重力加速度来计算物体的重力势能，进而分析物体的动能和势能的转化情况。
在工程领域中，重力势能的概念与应用也是不可或缺的。
结论动能定理和势能是描述物体运动能量变化的两个重要概念。
动能定理通过描述物体的动能与所受力之间的关系，揭示了物体在运动中能量转化的规律。
而势能则描述了物体由于其位置或状态而具有的能量。
动能势能动能定理
图5-2-5
热点三 用动能定理求变力的功
【例3】用汽车从井下提重物，重物质量为m，定滑轮高为H，如图5-2-6所示，已知 汽车由A点静止开始运动至B点时的速度为v，此时轻绳与竖直方向夹角为θ。 这一过程中轻绳的拉力做功多大？
【答案】 mgH1 cocsos1 2mv2sin2
【解析】绳对重物的拉力为变力，应用动能定理列方程。 以 绳重 方物 向由h为 的=图研 分H5/究 速-c2o对 度-6s象 相θ所-： 同示H③，W，则T重-mv物mg的=hv末=s1i速n/θ2度②mvmvm与2汽①车在B点的速度v沿图5-2-6
η=1.8×108 kW·h/(2.4×108 kW·h)×100%=75%，故C正确；该
图5-2-2
水电站能用于发电的水的重力势能为水库中的水的重力mg与其“重心”(即在水面下d/2处)下降高度的
乘积即Ep=mg(H-d/2)=ρVg(H-d/2)，故A错，B对；由于年发电量为1.8×108 kW·h，故每天发电量 为1.8×108 kＷ·h/365=4.93×105 kW·h，可见能供约5 h，故D错。
要点二 动能定理的应用
1.用动能定理解题的步骤 (1)选取研究对象，明确分析运动过程。 (2)分析受力及各力做功的情况，求出总功；也可由动能的变化求总功。 (3)明确过程始、末状态的动能Ek1及Ek2。 (4)列方程W=Ek2-Ek1，必要时注意分析题目潜在的条件，列辅助方程进行求解。 2.应用动能定理要注意的几个问题 (1)正确分析物体受力，要考虑物体受到的所有力，包括重力。 (2)要弄清各力做功情况，计算时应把已知功的正、负代入动能定理表达式。 (3)有些力在物体运动全过程中不是始终存在，导致物体的运动包括几个物理过程， 物体运动状态、受力情况均发生变化，因而在考虑外力做功时，必须根据不同情况分别 对待。 3.应用动能定理解题的优越性 应用动能定理解题时，在分析过程的基础上无需深究物体运动过程中状态变化的 细节，只需考虑整个过程的功及过程始末的动能。若过程包含了几个运动性质不同的分 过程，既可分段考虑，也可对整个过程考虑。但求功时，有些力不是全过程都作用的， 必须根据不同的情况分别对待求出总功，计算时要把各力的功连同符号(正负)一同代入 公式。
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势能和动能定理
（满分100分，考试时间100分钟）
班级_________姓名_________得分_________
一、选择题（本大题共10小题，每题4分，共40分.每个题提供的四个选项中至少有一个是正确的）
( )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．放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零
C．在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等
D．相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能的问题
( )2．关于弹簧弹力做功与弹性势能改变的关系，下列说法中正确的是
A．弹簧弹性势能的改变与弹簧弹力没有联系
B．弹簧弹力做的功总等于弹簧弹性势能增量的负值
C．拉力拉长弹簧，弹簧弹性势能增加
D．压力压缩弹簧，弹簧弹性势能减小
( )3．轻弹簧原长为l0，劲度系数为k。
用力把它拉到伸长量为l，拉力所做的功为W1；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限度内再伸长l，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W1。
则W1与W2的比值为A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
( )4．在探究功与物体速度变化关系的实验中，下列叙述正确的是
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．实验中，橡皮筋第二次的伸长长度是第一次伸长长度的二倍
C．实验中长木板表面应该尽量光滑且水平放置
D．每次实验都必须先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
( )5．关于功和物体动能变化的关系，不正确的说法是
A．有力对物体做功，物体的动能就会变化
B．合力不做功，物体的动能就不变
C．合力做正功，物体的动能就增加
D．所有外力做功代数和为负值，物体的动能就减少
( )6．一质量为2kg的滑块，以4m/s的速度在光滑的水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间，滑块的速度方向变为向右，大小为4m/s，在这段时间里水平力做的功为A．0 B．8J C．16J D．32J
( )7．两个材料相同的物体，甲的质量大于乙的质量，以相同的初动能在同一水平面上滑动，最后都静止，它们滑动的距离是
A．乙大 B．甲大
C．一样大 D．无法比较
( )8．一子弹以水平速度v射入一树干中，射入深度为S．设子弹在树中运动所受阻力是恒定的，那么子弹以v/2的速度水平射入树干中，射入深度是
( )9．一个质量为1kg的物体，被人用手由静止向上提升1m，这时物体的速度2m/s，则下列说法正确的是，g取10m/s2
A．手对物体做功12J B．合外力对物体做功12J
C．合外力对物体做功2J D．物体克服重力做功10J
( )10．如图所示，质量为m的物体被用细绳经过光滑小孔而牵引在光滑
的水平面上做匀速圆周运动，拉力为某个值F时转动半径为R，当外力逐渐增大到6F
时，物体仍做匀速圆周运动，半径为R/2．则外力对物体所做的功为
A．0
B．FR
C．3FR
D．2.5FR
二、填空题（本题共5小题，每题4分，共20分）
11．两弹簧的劲度系数之比为1∶2，在弹性限度内的形变量之比为2∶1，则它们的弹性势能之比为
_____________．
12．质量为10kg的物体静止在地面上，现用120N的竖直拉力提升物体，在物体上升10m时，拉力做功
____________J，物体动能增加___________J，重力势能增加_____________J．g取10m/s2．13．运动员踢球的平均作用力为200N，把一个静止的质量为1kg的球以10m/s的速度踢出，水平面上运动60m 后停下，则运动员对球做的功为________J．如果运动员踢球时，球以10m/s迎面飞来，踢出速度仍为10m/s，则运动员对球做的功为_____________J．
14．质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用．设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为_________________．
15．一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m的物体，如图所示：
绳的P端拴在车后的挂钩上，Q端拴在物体上，设绳的总长不变；绳的质量、定滑
轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不计．开始时，车在A点，左右两侧绳都已
绷紧并且是竖直的，左侧绳绳长为H．提升时，车加速向左运动，沿水平方向从A
经过B驶向C．设A到B的距离也为H，车经过B点时的速度为v．求车由A移到B
的过程中，绳Q端的拉力对物体做的功_______________________．
三、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分）
16．如图所示，质量为m的物体A，从弧形面的底端以初速度v．往上滑行，
达到某一高度后又沿原路返回，且继续沿水平面滑行至P点而停止，求整个过程摩擦力对物体做的功为多少？
17．如图，质量m=1kg的木块静止在高h=1.2m的平台上, 木块与平台间的动摩檫因数μ=0.2，用水平推力F=20N，使木块产生位移s1=3m时撤去，木块又滑行s2=1m时飞出平台，求木块落地时速度的大小?
18．一质点在恒力F作用下由静止开始运动，速度达到v，然后换成一个方向相反大小为3F的恒力作用，经过一段时间后，质点回到出发点．求质点回到原出发点时的速度．
19．总质量为M的列车，沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m，末节车厢中途脱节，司机发觉时，机车已行驶L的距离，于是立即关闭油门除去牵引力，如图所示．设运动的阻力与质量成正比，机车的牵引力是恒定的．当列车的两部分都停止时，它们的距离是多少？。