高一下册物理 重力势能变化、弹性势能 逐字稿-1,294字
师:同学们,今天这节课讲解重力势能变化及弹性势能。咱们先回顾上节两个知识点,一是重力做功,$W_G = mgh$ ,这里的 $h$ 指物体高度的变化量。二是重力势能的表达式,$E_p = mgh$ ,此处的 $h$ 指物体相对于参考平面的高度。若物体在参考平面之上,$h$ 为正值,重力势能为正;若物体在参考平面之下,重力势能为负值。今天重点讲重力势能的变化。
我们通过一个例题来了解。大家看,质量为 $m$ 的物体从上向下运动,从 $a$ 到 $b$ ,高度由 $H_1$ 变为 $H_2$ 。先求这个过程中重力做的功。重力做功 $W_G = mg\Delta h$ ,这里 $\Delta h = H_1 - H_2$ ,所以 $W_G = mgH_1 - mgH_2$ 。再看同样过程中重力势能怎样变化。选取 $d$ 面为 $0$ 势能面。
物体在 $a$ 处的重力势能 $E_{pa} = mgH_1$ ,在 $b$ 处的重力势能 $E_{pb} = mgH_2$ 。那么 $\Delta E_p$ ,也就是 $b$ 状态的重力势能减去 $a$ 状态重力势能,$\Delta E_p = mgH_2 - mgH_1$ 。
回顾这两个过程,重力做的功是 $mgH_1 - mgH_2$ ,重力势能的变化量是 $mgH_2 - mgH_1$ ,由此可得,重力势能的变化量和重力的做功互为相反数。进而得出结论:当物体上升时,重力做负功,重力势能增加,物体克服重力做的功等于重力势能的增加量;当物体高度下降时,重力做正功,重力势能减少,重力做功的多少等于物体重力势能的减少量。