第4节 势能及其改变
【学习素养·明目标】 物理观念：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.认识重力做功与路径无关的特点，理解重力做功与重力势能变化的关系.3.知道重力势能具有相对性.4.理解弹性势能的概念，知道弹力做功与弹性势能变化的关系，知道弹性势能具有相对性．
科学思维：体会探究重力做功与重力势能变化的关系的思想方法．
一、重力势能
1．定义
物体因为处于一定的高度而具有的能量．
2．表达式
Ep＝mgh，其中h表示物体的高度，Ep的单位是焦耳，符号J.
3．标矢性
重力势能是标量，只有大小，没有方向．
二、重力做功与重力势能的改变
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
(1)物体的重力做多少功，物体的重力势能就减小多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就增大多少．
(2)关系式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp.
三、弹性势能及其改变
1．定义
物体因为发生弹性形变而具有的能量．
2．影响弹性势能的因素
一个物体弹性势能的大小，取决于弹性形变的大小．
3．弹力做功与弹性势能的改变
物体弹性势能的改变总是与弹力做功相对应，即弹力对外做了多少功，弹性势能就减小多少，克服弹力做了多少功，弹性势能就增大多少．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)物体的质量越大，重力势能一定越大． (×)
(2)重力势能是标量，只有大小，没有正、负之分． (×)
(3)处在参考平面上的物体重力势能均为零． (√)
(4)重力做5 J的正功，重力势能增加了5 J． (×)
(5)跳伞运动员从某一高度跳下，有风和无风时，由于运动路径不同，重力做功不同． (×)
(6)选不同的零势能点，同一物体的重力势能不同，重力势能改变量相同． (√)
(7)弹簧越长，弹性势能越大． (×)
(8)弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加． (√)
(9)弹性势能与重力势能类似，也有相对性，如弹簧拉伸时，Ep>0，弹簧压缩时，Ep<0.(×)
2．(多选)关于重力势能的理解，下列说法正确的是( )
A．重力势能有正、负，是矢量
B．重力势能的零势能面只能选地面
C．重力势能的零势能面的选取是任意的
D．重力势能的正、负代表大小
CD [重力势能是标量，但有正、负，重力势能的正、负表示比零势能大还是小，A错误，D正确；重力势能零势能面的选取是任意的，习惯上常选地面为零势能面，B错误，C正确．]
3．将一个物体由A移至B，重力做功( )
A．与运动过程中是否存在阻力有关
B．与物体沿直线或曲线运动有关
C．与物体是做加速、减速或匀速运动有关
D．与物体初、末位置高度差有关
D [将物体由A移至B，重力做功只与物体初、末位置高度差有关，A、B、C错，D对．]
4．关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是( )
A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小
C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大
D．弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
