【新人教版】高中物理 必修二 8.2 重力势能 课件 （31张PPT）

(共31张PPT)
8.2 重力势能
新人教版 必修二
1.通过对不同路径重力做功的分析，归纳出重力做功与路径无关的特点。
2.理解重力势能的表达式。通过重力做功与重力势能变化的关系体会功能关系。
3.知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。
4.了解弹性势能的决定因素。
学习目标
引入
初中我们已经定性地学习了重力势能，物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。
这一节我们来进一步定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？
请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功
一、重力做的功
第一种情况重力做的功：
第二种情况重力做的功：
第三种情况重力做的功：
物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关（只跟它的初末位置的高度差有关），而跟物体运动的路径无关。
初态和末态的表达式均为“”，可见“”是一个具有特殊意义的物理量。
结论：
1、物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积
2、重力势能是标量，单位是焦耳（J）
二、重力势能
EP＝mgh
h
m
h’
m
h
m’
m
质量相同时，高度越高，重力势能越大
高度相同时，质量越大，重力势能越大
3、重力做功和重力势能变化的关系：
WG＝mgh1－mgh2
初态的重力势能
末态的重力势能
重力做的功
WG＝Ep1－Ep2
①当物体由高处向低处运动时：
重力做正功，即重力势能减小
②当物体由低处向高处运动时：
重力做负功，即
重力势能增大
h
h
h
A
h
h
h
A
h
h
h
A
B
B
B
EpB=-3mgh
EpA=2mgh
EpB=-2mgh
EpA=0
EpA=-mgh
EpB=0
1.为了比较势能的大小我们通常选一个参考面，处在参考面的物体的重力势能为0 ，参考面上方的物体的重力势能是正数，参考面下方的物体的重力是负数。
三、重力势能的相对性
2.参考面的选取不影响重力势能的变化： EpB－EpA ＝-2mgh
1、参考面（0势能面）的选取是任意的。
2、选不同的参考面,物体的重力势能各不相同(相对）,但对重力势能的变化没有影响（绝对）。
3、通常选地面为参考面。
说明：
1.定义：发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能
四、弹性势能
思考：弹性势能与哪些因素有关？
猜想：①与弹簧的伸长量有关
②与劲度系数有关
2.弹性势能的表达式
如何求弹性势能的表达式？
弹性势能与弹力做功的关系
弹性势能与什么因素有关
分析弹力做功
求出弹性势能的表达式
重力势能与m和h有关
重力势能与重力做功有关
分析重力做功
重力势能
类比 猜想
猜想1：
猜想3：
猜想2：
类比：WG = mgh1 - mgh2 = －ΔEp
W弹= －ΔEp
弹簧的弹性势能与弹力做的功的关系
k一定，Δl越大，弹性势能越大
Δl一定，k越大，弹性势能越大
拉力做功等于克服弹簧弹力做的功，也等于弹簧弹性势能的变化量 W拉 = －W弹＝ΔEp
拉力做的功与弹力做的功的关系
怎样计算弹簧弹力做的功？
F

细分过程：把弹簧伸长的过程分成很多足够小的过程，在各个小段上，弹力可近似认为是不变的
——微分思想
怎样计算弹簧弹力做的功？
——积分思想
怎样计算弹簧弹力做的功？
化变为恒：在各个小段上，弹力可近似认为是不变的
W＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…
匀速直线运动
重力的功
0
问题：
怎样计算这个求和式？
类比推理法
o
t
v
vo
o
t
v
vo
o
t
v
vo
o
l
F
o
l
F
o
l
F
匀变速运动位移
弹力的功
o
l
F
o
t
v
vo
vt
类比推理法
=
匀变速直线运动位移：
若初速度为0，位移：
类比推理法
弹性势能的表达式
表示弹簧的劲度系数，
表示弹簧的伸长量或者压缩量。
说明：1、一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零
2、L为弹簧的伸长量或压缩量
3、具有相对性
本课小结
1、势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定。
2、势能是标量，单位是焦耳。
3、重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差
4、重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。
5. 弹性势能：发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能。
6.弹性势能的表达式：
当堂检测
1.下列关于重力势能的几种说法，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.选取地面为参考平面，从不同高度将某一物体抛出，落到同一桌面上时物体的重力势能相等
D.重力势能及重力势能的变化均与零势能参考平面有关
解析：A错：重力势能为零的物体可能还有动能，物体还可以继续下落，所以还能对别的物体做功。
B错：重力势能的大小与零势能面的选取有关，如果不选地面为零势能面，则地面上物体的重力势能就不为零。
C对：物体落到同一桌面上的高度相对参考平面高度是相同的，根据Ep=mgh知，重力势能相等。
D错：重力势能与零势能面的选择有关，但重力势能的变化与零势能面的选择无关。
C
2.［多选］关于重力势能，下列说法中正确的是（　　）
A.重力势能的大小与所选的参考平面有关
B.在同一个参考平面，重力势能-5 J小于-10 J
C.重力做正功，重力势能增加
D.物体的重力势能是物体和地球所共有的
AD
3.［多选］质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为，在物体下落高度h的过程中，下列说法正确的是（　　）
A.物体重力做的功为mgh B.物体重力势能减少了mgh
C.物体克服阻力所做的功为 D.物体所受阻力做功为
解析：A、B对：物体重力做的功为mgh，重力势能减少了mgh。
C对，D错：物体受到的阻力大小f=mg-ma=，则物体克服阻力所做的功为，阻力做功为。
ABC
4.一根弹簧的F-x图像如图所示，当弹簧的伸长量由3.0 cm变为6.0 cm的过程中（　　）
A.弹力所做的功是0.45 J，弹性势能减少了0.45 J
B.弹力所做的功是0.6 J，弹性势能减少了0.6 J
C.弹力所做的功是-0.45 J，弹性势能增加了0.45 J
D.弹力所做的功是-45 J，弹性势能增加了45 J
C
解析：当弹簧的伸长量由3.0 cm变为6.0 cm的过程中，弹簧的弹力做负功，根据平均值法可得弹簧的弹力做功为W===-0.45 J，所以弹簧的弹性势能增加了0.45 J，故选项C正确。