物理人教版（2019）必修第二册8.2重力势能（共24张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册8.2重力势能（共24张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 645.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-01 14:26:52 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第八章 机械能守恒定律
8.2重力势能
学习目标
1、知道重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.
2、掌握重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关
3、理解势能的相对性和系统性.
一、引入新课
1、一个30克的鸡蛋静止释放：
从4楼落下就会让人起肿包；
从8楼落下来就可以让人头皮破裂；
从18楼落下来就可以砸破人的骨头；
从25楼落下可使人当场死亡。
2、气势磅礴的三峡大坝
三峡大坝横跨2309m，坝高185m，装机容量为1820万kw世界第一，年发电量847亿千瓦时居世界第二。三峡大坝为何修建得那么高？
初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能．
二、新课教学
1、定义：物体处于一定的高度而具有的能量叫重力势能。 用EP表示。
2、表达式：Ep = mgh
3、单位：焦耳，符号为J
4、重力势能有无方向？
重力势能是标量，只有大小没有方向，
但有正、负，其正、负可以表示大小
（一）重力势能
计算重力势能之前需要先选定参考平面，高度取做0的水平面也称零势能面。
高度是相对的，参考平面选取不同，重力势能的数值就不同，所以重力势能也是相对的。
在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；
在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。
参考平面的选取是任意的 .
（二）重力势能的相对性
例1：一个质量为1０kg的投影仪,把它吊在一张高1m的桌面上空２ｍ处,这个投影仪是否具有重力势能呢？此投影仪的重力势能是多少呢？（取g=10ｍ/s2）
桌子
１ｍ
２ｍ
0.5m
1、选桌子为参考平面
h1=2m,
EP1=mgh1=10x10x2J=200J
2、选地面为参考平面
h2=（2+1）m=3m
EP2=mgh2=10x10x3J=300J
3、选天花板为参考平面
h3= － 0.5m
EP3=mgh3=－ 10x10x0.5J=－50J
解：
1.物体竖直下落 从 A 到 B
A
h
B
h1
h2
WG=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
（三）重力做功
h1
h2
2、物体沿斜线运动 从 A 到 C
A
C
h
θ
L
h1
h2
WG=mgLcos θ
=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
h1
h2
3、物体沿曲线运动 从 A 到 C
Δh1
Δh2
Δh3
A
C
h
A
△h1
θ
L
W1=mglcosθ1=mg △h 1
W=W1+W2+W3+ ……
W=mg △h 1+ mg △h 2 + mg △h 3 +……
=mg （△h 1+ △h 2 + △h 3 ……)
=mg h
=mgh1－mgh2
h1
h2
Δh
h末
h初
A
B
重力对物体做的功与路径无关,仅由物体的质量和始末两个位置的高度差决定。
重力做功的特点:
4.物体从A落到B的过程中,重力做功
5、重力做功与重力势能的关系
重力做功的表达式为：
表示物体在初位置的重力势能
表示物体在末位置的重力势能
末态的重力势能
初态的重力势能
重力势能的变化量
①如果重力做正功，重力势能减少，WG>0，EP1>EP2 ；
重力对物体做的功等于重力势能的减少量
②如果重力做负功，重力势能增加， WG<0，EP1物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
重力做功对应重力势能的改变，重力做了多少功就有多少重力势能发生改变。
例2、 塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？ (g=10m/s-2)
解：重力做功为：
WG=mg(h1-h2)=－14000J
物体克服重力做了14000J的功；
重力势能增加，重力势能的增加量为
Ep2-Ep1=mgh2-mgh1=14000J
物体克服重力所做的功等于重力势能的增加量。
重力做负功重力势能增加；
（1）重力势能是物体与地球组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。
（2）不只是重力势能，任何形式的势能，都是相应的物体系统各物体之间，或物体内的各部分之间存在相互作用而具有的能，是由各物体的相对位置决定的．
平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。
6、势能是系统共有的
练习1．关于重力势能，下列说法中正确的是( )
A．重力势能的大小只由物体本身决定
B．重力势能恒大于零
C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
D．重力势能是物体和地球所共有的
D
例4 如图所示，长为2 m、质量为10 kg的一条细铁链放在水平地面上，从提起铁链一端直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做的功为多少？(g取9.8 m/s2)
答案 98 J
四、弹性势能
如图所示，物体与水平轻质弹簧相连，物体在O点时弹簧处于原长，把物体向右拉到A处静止释放，物体会由A向A′运动，A、A′关于O点对称，则：
(1)物体由A向O运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？
答案 正功 减少
(2)物体由O向A′运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？
答案 负功 增加
(3)在A、A′处弹性势能有什么关系？
答案 相等
（四）弹性势能
1.对弹性势能的理解
(1)系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量，因此弹性势能具有系统性.
(2)(弹簧)弹性势能的影响因素：
①弹簧的形变量x；②弹簧的劲度系数k.
(3)相对性：弹性势能的大小与选定的弹性势能为零的位置有关，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的弹性势能为零.
2.弹性势能与弹力做功的关系：弹性势能的变化只与弹力做功有关，弹力做负功，弹性势能增大，反之则减小.
3.弹性势能表达式的推导
根据胡克定律F＝kx，作出弹力F与弹簧形变量x关系的F－x图线，如图所示，根据W＝Fx知，图线与横轴所围的面积表示F所做的功，
即W
例4 关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是
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，劲度系数越大的弹簧，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
√
解析 弹簧弹性势能的大小除了跟它的形变量(拉伸或压缩的长度)有关外，还跟劲度系数k有关，在拉伸长度相同时，劲度系数越大的弹簧，弹性势能越大，故C正确.
如果弹簧原来处在压缩状态，当它变长时，它的弹性势能减小，在原长处时它的弹性势能最小，当它变短时，它的弹性势能增大，弹簧在拉伸时的弹性势能不一定大于压缩时的弹性势能，故A、B、D错误.
遵守社会公德
防止高空坠物
第八章 机械能守恒定律
8.2重力势能
学习目标
1、知道重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.
2、掌握重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关
3、理解势能的相对性和系统性.
一、引入新课
1、一个30克的鸡蛋静止释放：
从4楼落下就会让人起肿包；
从8楼落下来就可以让人头皮破裂；
从18楼落下来就可以砸破人的骨头；
从25楼落下可使人当场死亡。
2、气势磅礴的三峡大坝
三峡大坝横跨2309m，坝高185m，装机容量为1820万kw世界第一，年发电量847亿千瓦时居世界第二。三峡大坝为何修建得那么高？
初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能．
二、新课教学
1、定义：物体处于一定的高度而具有的能量叫重力势能。 用EP表示。
2、表达式：Ep = mgh
3、单位：焦耳，符号为J
4、重力势能有无方向？
重力势能是标量，只有大小没有方向，
但有正、负，其正、负可以表示大小
（一）重力势能
计算重力势能之前需要先选定参考平面，高度取做0的水平面也称零势能面。
高度是相对的，参考平面选取不同，重力势能的数值就不同，所以重力势能也是相对的。
在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；
在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。
参考平面的选取是任意的 .
（二）重力势能的相对性
例1：一个质量为1０kg的投影仪,把它吊在一张高1m的桌面上空２ｍ处,这个投影仪是否具有重力势能呢？此投影仪的重力势能是多少呢？（取g=10ｍ/s2）
桌子
１ｍ
２ｍ
0.5m
1、选桌子为参考平面
h1=2m,
EP1=mgh1=10x10x2J=200J
2、选地面为参考平面
h2=（2+1）m=3m
EP2=mgh2=10x10x3J=300J
3、选天花板为参考平面
h3= － 0.5m
EP3=mgh3=－ 10x10x0.5J=－50J
解：
1.物体竖直下落 从 A 到 B
A
h
B
h1
h2
WG=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
（三）重力做功
h1
h2
2、物体沿斜线运动 从 A 到 C
A
C
h
θ
L
h1
h2
WG=mgLcos θ
=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
h1
h2
3、物体沿曲线运动 从 A 到 C
Δh1
Δh2
Δh3
A
C
h
A
△h1
θ
L
W1=mglcosθ1=mg △h 1
W=W1+W2+W3+ ……
W=mg △h 1+ mg △h 2 + mg △h 3 +……
=mg （△h 1+ △h 2 + △h 3 ……)
=mg h
=mgh1－mgh2
h1
h2
Δh
h末
h初
A
B
重力对物体做的功与路径无关,仅由物体的质量和始末两个位置的高度差决定。
重力做功的特点:
4.物体从A落到B的过程中,重力做功
5、重力做功与重力势能的关系
重力做功的表达式为：
表示物体在初位置的重力势能
表示物体在末位置的重力势能
末态的重力势能
初态的重力势能
重力势能的变化量
①如果重力做正功，重力势能减少，WG>0，EP1>EP2 ；
重力对物体做的功等于重力势能的减少量
②如果重力做负功，重力势能增加， WG<0，EP1
重力做功对应重力势能的改变，重力做了多少功就有多少重力势能发生改变。
例2、 塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？ (g=10m/s-2)
解：重力做功为：
WG=mg(h1-h2)=－14000J
物体克服重力做了14000J的功；
重力势能增加，重力势能的增加量为
Ep2-Ep1=mgh2-mgh1=14000J
物体克服重力所做的功等于重力势能的增加量。
重力做负功重力势能增加；
（1）重力势能是物体与地球组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。
（2）不只是重力势能，任何形式的势能，都是相应的物体系统各物体之间，或物体内的各部分之间存在相互作用而具有的能，是由各物体的相对位置决定的．
平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。
6、势能是系统共有的
练习1．关于重力势能，下列说法中正确的是( )
A．重力势能的大小只由物体本身决定
B．重力势能恒大于零
C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
D．重力势能是物体和地球所共有的
D
例4 如图所示，长为2 m、质量为10 kg的一条细铁链放在水平地面上，从提起铁链一端直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做的功为多少？(g取9.8 m/s2)
答案 98 J
四、弹性势能
如图所示，物体与水平轻质弹簧相连，物体在O点时弹簧处于原长，把物体向右拉到A处静止释放，物体会由A向A′运动，A、A′关于O点对称，则：
(1)物体由A向O运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？
答案 正功 减少
(2)物体由O向A′运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？
答案 负功 增加
(3)在A、A′处弹性势能有什么关系？
答案 相等
（四）弹性势能
1.对弹性势能的理解
(1)系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量，因此弹性势能具有系统性.
(2)(弹簧)弹性势能的影响因素：
①弹簧的形变量x；②弹簧的劲度系数k.
(3)相对性：弹性势能的大小与选定的弹性势能为零的位置有关，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的弹性势能为零.
2.弹性势能与弹力做功的关系：弹性势能的变化只与弹力做功有关，弹力做负功，弹性势能增大，反之则减小.
3.弹性势能表达式的推导
根据胡克定律F＝kx，作出弹力F与弹簧形变量x关系的F－x图线，如图所示，根据W＝Fx知，图线与横轴所围的面积表示F所做的功，
即W
例4 关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是
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，劲度系数越大的弹簧，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
√
解析 弹簧弹性势能的大小除了跟它的形变量(拉伸或压缩的长度)有关外，还跟劲度系数k有关，在拉伸长度相同时，劲度系数越大的弹簧，弹性势能越大，故C正确.
如果弹簧原来处在压缩状态，当它变长时，它的弹性势能减小，在原长处时它的弹性势能最小，当它变短时，它的弹性势能增大，弹簧在拉伸时的弹性势能不一定大于压缩时的弹性势能，故A、B、D错误.
遵守社会公德
防止高空坠物