高中物理动能定理与势能转化
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） 。
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。
高中物理动能定理机械能守恒定律公式
高中物理动能定理机械能守恒定律公式高中物理动能定理机械能守恒定律公式1、功的计算：力和位移同(反)方向：W=Fl，功的单位：焦尔(J)2、功率：3、重力的功：重力做功：为重力和竖直方向位移乘积W=mglcosα=mgh重力势能：为重力和高度的乘积. Ep=mgh位置高低与重力势能的变化: W=mglcosθ=mgh=mg(h2-h1)4、动能定理：物理意义：力在一个过程中对物体做功，等于物体在这个过程中动能的变化。
注意：a、如果物体受多个力的作用，则W为合力做功。
b、适用于变力做功、曲线运动等，广泛应用于实际问题。
=EK2-EK15、机械能守恒定律：只有重力或弹力做功的系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
EP1+EK1=EK2+EP26、能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
高中物理动能定理知识点做功可以改变物体的能量.所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量. W1+W2+W3+……=½m vt2-½mv021.反映了物体动能的变化与引起变化的原因——力对物体所做功之间的因果关系.可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加，物体克服外力做功等于物体动能的减小.所以正功是加号，负功是减号。
2.“增量”是末动能减初动能.ΔEK>0表示动能增加，ΔEK<0表示动能减小.3、动能定理适用单个物体，对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理.由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化.在动能定理中.总功指各外力对物体做功的代数和.这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等.4.各力位移相同时，可求合外力做的功，各力位移不同时，分别求力做功，然后求代数和.5.力的独立作用原理使我们有了牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律的分量表达式.但动能定理是标量式.功和动能都是标量，不能利用矢量法则分解.故动能定理无分量式.在处理一些问题时，可在某一方向应用动能定理.6.动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于变为及物体作曲线运动的情况.即动能定理对恒力、变力做功都适用;直线运动与曲线运动也均适用.7.对动能定理中的位移与速度必须相对同一参照物.学好高中物理的方法三个基本基本概念要清楚，基本规律要熟悉，基本方法要熟练。
人教版高中物理必修 第八章 机械能守恒定律-课时12 势能和动能 动能定理及其应用
考点2 弹力做功与弹性势能
1.弹力做功的特点：弹簧的弹力在弹簧形变时是一个变力，弹力做功是变力做功，不能用功的定义来计算。
2.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而具有的势能。影响弹簧的弹性势能的因素：形变量越大，劲度系数越大，弹性势能越大。
3.弹力做功与弹性势能变化的关系： 弹力做正功时，弹性势能减少，减少的弹性势能等于弹力做的功；弹力做负功时，弹性势能增加，增加的弹性势能等于克服弹力做的功。 特别提示 弹簧被拉长或压缩，弹性势能均增加。
课时12 势能和动能 动能定理及其应用
知识要点
课标要求
学业质量水平
重力势能
理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能
水平1
动能定理
理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象
水平2
考点1 重力做功与重力势能
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。
典例示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别为()
A.，减少 B.，增加C.，减少 D.，增加
C
[解析]以桌面为参考平面，地面在参考平面下方处，物体重力势能为，小球下落的高度为，所以重力做功为，知小球下落过程中重力势能减少了。故选C。
高中物理功能关系总结
专题 功、动能和势能和动能定理功：(单位:J ）力学： ①W = Fs cos θ（适用于恒力功的计算）①理解正功、零功、负功②功是能量转化的量度动能: E K =m2p mv 2122=重力势能E p = mgh （凡是势能与零势能面的选择有关） ③动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化(增量)公式： W 合= W 合＝W 1+ W 2+…+W n = ∆E k = E k2一E k1 = 12122212mV mV - ⑴W 合为外力所做功的代数和．（W 可以不同的性质力做功）⑵外力既可以有几个外力同时作用，也可以是各外力先后作用或在不同过程中作用：⑶即为物体所受合外力的功。
④功是能量转化的量度（最易忽视)“功是能量转化的量度”这一基本概念含义理解。
⑴重力的功-———--量度——-—-—重力势能的变化物体重力势能的增量由重力做的功来量度：W G = —ΔE P ,这就是势能定理。
与势能相关的力做功特点：如重力,弹力，分子力,电场力它们做功与路径无关,只与始末位置有关.除重力和弹簧弹力做功外，其它力做功改变机械能，这就是机械能定理。
只有重力做功时系统的机械能守恒。
功能关系：功是能量转化的量度。
有两层含义:（1)做功的过程就是能量转化的过程， (2）做功的多少决定了能转化的数量，即：功是能量转化的量度强调:功是一种过程量，它和一段位移（一段时间）相对应；而能是一种状态量，它与一个时刻相对应。
两者的单位是相同的(都是J ）,但不能说功就是能，也不能说“功变成了能".练习:一、单项选择题1．关于功和能的下列说法正确的是 ( ）A ．功就是能B ．做功的过程就是能量转化的过程C ．功有正功、负功,所以功是矢量D ．功是能量的量度2．一个运动物体它的速度是v 时，其动能为E.那么当这个物体的速度增加到3v 时，其动能应该是 （ ）A ．EB ． 3EC ． 6ED ． 9E3．一个质量为m的物体，分别做下列运动,其动能在运动过程中一定发生变化的是:（）A．匀速直线运动B．匀变速直线运动C．平抛运动D．匀速圆周运动4．对于动能定理表达式W=E K2—E K1的理解，正确的是：( ) A．物体具有动能是由于力对物体做了功B．力对物体做功是由于该物体具有动能C．力做功是由于物体的动能发生变化D．物体的动能发生变化是由于力对物体做了功5．某物体做变速直线运动，在t1时刻速率为v，在t2时刻速率为n v,则在t2时刻的动能是t1时刻的A、n倍B、n/2倍C、n2倍D、n2/4倍6．打桩机的重锤质量是250kg，把它提升到离地面15m高处,然后让它自由下落，当重锤刚要接触地面时其动能为（取g=10m/s2）：（）A．1。
高中物理必修二 第四章 第五节 机械能守恒定律
√A.下落至C处速度最大
B.由A至D的过程中机械能守恒
√C.由B至D的过程中，动能先增大后减小 √D.由A运动到D时，重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
小球从B至C过程，重力大于弹力，合力向下，小球做加速 运动，小球从C至D过程，重力小于弹力，合力向上，小球 做减速运动，所以小球由B至D的过程中，动能先增大后减 小，在C点动能最大，速度最大，故A、C正确； 由A至B下落过程中小球只受重力，其机械能守恒，从B至D过程，小 球和弹簧组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，故B错误； 在D位置小球速度减小到零，小球的动能为零，则从A运动到D时，小 球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，故D正确.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
题图丁中，不计细绳与滑轮间的摩擦和滑轮质量时，绳子 张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，空气阻力对A、 B均做负功所以A、B组成的系统机械能减少，故D错误.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
4.(多选)如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物 从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由 摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆到最低点的过程中
答案 32 J 对弹簧和木块组成的系统由机械能守恒定律有12mv02＝12mv12＋Ep1 则 Ep1＝12mv02－12mv12＝32 J.
例4 (多选)如图，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上.其上方A位置有
一小球，小球从静止开始下落到B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所
受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零.不计空气阻力，弹簧
针对训练 (多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是
高中物理常见的各种能量与能量守恒定律
高中物理常见的各种能量及能量守恒定律能量形式功能关系能量守恒动能：物体因为运动所具有能量。
动能定理：力对物体所做的总功，等功能原理：除了重力（弹簧机械能守恒定律：除重力之外其他力只有重力做功，动能和重力势能之和保持不变：自由落体运机械12E k mv；②标量性——只有大小，没有2①正负；瞬时性—动能是状态量；相对性——一般选地面为参考系。
重力势能：物体由于被举高而具有的能量。
①E p=mgh；②系统性——重力势能属于物体和地球系统；相对性——数值与所选择的参考平面于物体动能的增量。
①W总E k；②a.要注意各功的正负； b.计算功和动能要选择同一惯性参考系，如地面。
势能定理：保守力所做的功，等于对应势能的减少量。
①W F E；p弹力）之外其他的力所做的功，等于系统机械能的增量。
①W G外E机；②a“.除重力之外其他的力”包括所有除重力之外的系统内力和系统外力，如系统做功为零，则系统的机械能守恒。
①E动E E E EE重弹动重弹②守恒条件一：W0，两种情形：G外a.只有重力做功，其他力不做功；b.除重力之外其他力做功，但其他力动，平抛斜抛物体的运动，光滑斜面、曲面上物体的运动，竖直平面内的圆周运动，单摆运动，带电小球、液滴在重力场、磁场的复合场中的运动（洛仑兹力不做功）等。
弹簧问题：水平弹簧问题，竖直、光滑斜面弹簧问题——注意弹簧的初态分析和整个过程中的重力势能变化，注意弹簧问题与简谐运动综合的问题。
能（零势面）有关，正负表示大小。
内的摩擦力等；做功的代数和为零。
②a.重力做功与具体路径无关，而只弹性势能：弹簧由于弹性形变而具有的能量。
b.轻绳弹力、轻杆弹力、光连接体问题：轻绳连接，轻杆(板)连接，光滑斜面、曲面连与初末位置的高度差有关； b.弹簧弹③守恒条件二：系统与外界没有能量①12E p kx；②大小只与形变量绝对值有关。
2力的功用F-x图像求解，或用对位移的平均力求解；滑斜面弹力、静摩擦力只传递机械能。
高一物理必修二知识点总结动能和动能定理
高一物理必修二知识点总结动能和动能定理一、动能如果一个物体能对外做功，我们就说这个物体具有能量。
物体由于运动而具有的能。
Ek=mv2其大小与参照系的选取有关。
动能是描述物体运动状态的物理量。
是相对量。
二、动能定理做功可以改变物体的能量。
所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量。
W1+W2+W3+=mvt2—mv021、反映了物体动能的变化与引起变化的原因力对物体所做功之间的因果关系。
可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加，物体克服外力做功等于物体动能的减小。
所以正功是加号，负功是减号。
2、增量是末动能减初动能。
EK0表示动能增加，EK0表示动能减小。
3、动能定理适用单个物体，对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理。
由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能（比如内能）的转化。
在动能定理中。
总功指各外力对物体做功的代数和。
这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等。
4、各力位移相同时，可求合外力做的功，各力位移不同时，分别求力做功，然后求代数和。
5、力的***作用原理使我们有了牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律的分量表达式。
但动能定理是标量式。
功和动能都是标量，不能利用矢量法则分解。
故动能定理无分量式。
在处理一些问题时，可在其中一方向应用动能定理。
6、动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的。
但它也适用于变为及物体作曲线运动的情况。
即动能定理对恒力、变力做功都适用；直线运动与曲线运动也均适用。
7、对动能定理中的位移与速度必须相对同一参照物。
1.能量：一个物体能够做功，我们就说它具有能量.物体能够做的功越多，则该物体的能量就越大.2.动能和势能：运动的物体能够做功，它由于运动具有的能量叫动能;物体的运动速度越大，物体的质量越大，物体的动能就越大.物体由于被举高或发生弹性形变所具有的能叫势能，前者称为重力势能，后者称为弹性势能.物体的质量越大，被举得越高，它具有的重力势能就越大.物体发生弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大.3.机械能：动能和势能统称为机械能.机械能是种常见的能量形式，一个物体通常具有动能和势能，它们的总和就是该物体的机械能.4.能量的单位：因为物体能量的多少是通过其能够做功的多少表示和定义的，所以能量的单位应当与功的单位相同，也是焦耳(J).动能1、定义:物体由于运动而具有的能,叫做动能。
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高中物理动能定理与势能转化物理学是一门研究自然界中物体运动和相互作用规律的学科，其中动能定理与势能转化是重要的概念。
本文将深入探讨高中物理中关于动能定理和势能转化的原理和应用。
一、动能定理的概念与公式
动能定理是物理学中的一条基本定律，它描述了一个物体的动能与其质量和速度之间的关系。
动能定理的数学表达式为：动能（KE）等于物体质量（m）乘以速度（v）的平方的一半，即KE = 1/2 mv^2。
动能是物体运动所具有的能量，而速度则是物体运动的快慢程度。
动能定理告诉我们，一个物体的动能正比于其质量和速度的平方，也就是说，速度越大、质量越大的物体具有更高的动能。
二、势能的概念与分类
势能是指物体所具有的由于位置或状态而存储的能量。
常见的势能包括重力势能、弹性势能、电势能等。
1. 重力势能
重力势能是由于物体所处的位置而产生的能量。
根据物体所在的位置不同，重力势能可以表示为：PE = mgh，其中PE表示重力势能，m 表示物体质量，g表示重力加速度，h表示物体的高度。
2. 弹性势能
弹性势能是由于物体的形变而存储的能量。
当弹性物体受到外力作
用而发生形变时，它具有能够恢复原状的趋势。
根据胡克定律，弹性
势能可以表示为：PE = 1/2 kx^2，其中PE表示弹性势能，k表示弹簧
的劲度系数，x表示弹簧的形变量。
3. 电势能
电势能是由于物体所带电荷的位置而产生的能量。
当带电物体在电
场力作用下发生运动时，电势能会转化为其他形式的能量。
电势能可
以表示为：PE = qV，其中PE表示电势能，q表示物体的电荷量，V表
示电势差。
三、动能定理与势能转化的应用
动能定理与势能转化在物理学中有着广泛的应用，特别是在解决力
学问题和能量转化问题上。
1. 动能定理的应用
动能定理可以帮助我们计算物体的动能，并分析物体的加速度和速
度的关系。
通过动能定理，我们可以推导出物体的加速度与力的关系，从而解决力学问题。
2. 势能转化与能量守恒定律
势能转化是指不同形式的势能之间的相互转化过程。
根据能量守恒
定律，物体的总能量在没有外力损失的情况下保持不变。
例如，当一
个物体从高处自由下落时，重力势能逐渐转化为动能，当到达地面时，全部的重力势能转化为动能。
在实际应用中，我们可以利用重力势能和动能的转化关系，计算物
体的落地速度或高度。
同样地，弹性势能和电势能的转化也可以用来
分析物体在受力作用下的形变和运动规律。
四、实例分析
以一个弹簧振子为例进行实例分析。
当一个质量为m的物体固定在弹簧上时，它在做简谐振动时会同时具有动能和弹性势能。
当物体位
移最大时，弹性势能最大；当物体通过平衡点时，动能最大。
根据动
能定理和弹性势能的转化关系，我们可以推导出弹簧振子的运动方程，并计算振动的周期和频率。
五、结语
高中物理中的动能定理与势能转化是力学和能量转化的重要概念。
通过掌握动能定理和势能的概念，我们能够更好地理解物体的运动规
律和能量的转化过程。
这些概念也为解决物理学问题提供了重要的理
论基础和计算方法。
不仅在学术领域，动能定理与势能转化在工程和
科学研究中也具有广泛的应用前景。
通过不断学习和实践，我们可以
更深入地探索动力学领域，在物理学的世界里追求更进一步的发现与
创新。