第4节 势能及其改变
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核心素养
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物理观念
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学科探究
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科学思维
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1.知道重力势能的定义，并记住其公式、单位等。
2.理解重力势能与重力势能改变的不同。
3.理解弹性势能的概念。
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重力做功与重力势能变化的关系；弹力做功与弹性势能变化的关系。
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影响重力势能、弹性势能大小的因素。
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知识点一 重力势能
[观图助学]
观察高空坠物和水利发电的图片，是不是处在高处的物体都有与之位置相对应的能量？
1.定义：物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。
2.公式：Ep＝mgh。
3.单位：焦耳，符号J。
4.标矢性：重力势能是标量，但有正负之分。
5.相对性
(1)参考平面：高度规定为零的水平面。任何物体在该平面上的重力势能为零。参考平面的选取是任意的，通常情况下选取地面为参考平面。
(2)相对性：物体的重力势能是相对的，它是相对于零势能参考面而言的。物体的重力势能可以取正、零、负值，其正负不表示方向，只表示物体位于参考平面的上方或下方。
[思考判断]
(1)不同物体在同一高度，重力势能可以不同。(√)
(2)重力势能的大小是相对的。(√)
(3)在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零。(×)
与相对位置有关的一种能量称之为势能。
参考平面的选择是任意的，选取原则是为了研究问题方便；研究地面上的物体，一般取地面为参考面。
重力势能是标量，重力势能的正负除在空间位置上表示物体位于参考平面的上方或下方外，还表示重力势能的大小。
知识点二 重力做功与重力势能的改变
[观图助学]
设想你要从某座高楼的第17层下到第8层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下。两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？
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：重力对物体做多少功，物体的重力势能就减少多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就增加多少。
3.关系式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。
[思维拓展]
(1)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的位移。(×)
(2)物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加。(√)
(3)重物由高空落向地面，空气阻力越大，重力做功越少。(×)
