8.2重力势能（共25张ppt）

(共25张PPT)
机械能守恒定律
第二节　重力势能
学习目标：
1．知道重力做功与路径无关的特点。
2．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．知道弹性势能的概念，知道弹性势能大小的相关因素。
问题导入
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？
阅读：课本Ｐ79--82，完成导学案Ｐ67知识梳理　　10分钟
[自主评价]
1．判断正误
(1)重力做功与物体沿直线或曲线运动有关。( )
(2)同一物体在不同位置的重力势能分别为Ep1＝3 J，Ep2＝－10 J，则Ep1(3)物体由高处到低处，重力一定做正功，重力势能一定减少。( )
(4)重力做功一定与路径无关，只与初、末位置的高度差有关。( )
(5)弹簧的长度越长，弹性势能一定越大。( )
×
×
√
√
×
思考与讨论：
(1)如图所示，滑雪运动员从雪山高处高速滑下，运动员
的重力做了正功还是负功？其重力势能增大了还是减小
了？当冲上另一个高坡时会怎样？
(2)弹弓是一种兵器，也是一种儿童玩具。它是由两根橡皮筋和一个木叉制成的。如图所示，拉伸橡皮筋，可以把“子弹”射出去。拉伸的橡皮筋为什么可以把“子弹”射出去？
一、重力做功
讨论与交流：
1、重力做的功分别是多少？ 2、请总结重力做功的特点？
B
A
B
A
A
B
h1
h2
H
重力对物体做功与路径无关，只与它的起点和终点的位置有关。
二、重力势能
2.公式：
1.定义：
物体所受重力mg与所处高度h的乘积叫做物体的重力势能。用Ep表示。
3.单位：
4.重力势能是标量。
Ep = mgh
焦耳，符号为J
脑筋急转弯：
小明从五楼的窗台跳下，
为啥没摔着？
1.重力势能的正负
　　重力势能是标量，其数值可正可负可为零，表示的是相对
大小，如图所示。物体在A、B、C三点重力势能的正负如
下表所示。
参考平面 EpA EpB EpC
地面 零
桌面 零
A处平面 零
正值
正值
正值
负值
负值
负值
2．重力势能的三个性质
(1)重力势能的相对性
由于重力势能表达式为Ep＝mgh，高度h的相对性决定了重力势能具有相对性。选取不同的水平面作为零势能面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能的大小与零势能面的选取有关。
(2)重力势能变化的绝对性
物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关。
(3)重力势能的系统性
重力是地球对物体吸引而产生的，如果没有地球对物体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所以重力势能是这个系统共同具有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法。
1、如图所示，设想你要从某座高楼的第10层下到第3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？
答案：相等
练习
重力势能
练习：　质量为5 kg的钢球，从离地面100 m的高处自由下落1 s,1 s内钢球的重力势能减少了________J,1 s末钢球的重力势能为________J(选取地面为参考平面)；如果选取地面上1 m处的水平面为参考平面，1 s末它的重力势能为________J；如果选取自由下落的出发点所在水平面为参考平面，1 s末它的重力势能为________J。(g取10 m/s2)
250
4750
4700
-250
2、塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为h2=3m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：重力做正功为：
WG=mg(h1-h2)=14000J
重力势能减少
Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=14000J
重力做了14000J的正功，重力势能减少14000J的能量；
练习
3、重力做功与重力势能的关系
小结：重力做了_______功（正功/负功）
=改变（减少/增加）了_________重力势能
①如果重力做正功(WG>0 )，重力势能减少( )
②如果重力做负功(WG<0) ，重力势能增加( )
4、绳子、链条类的重力势能
　练习：　在离地面80 m处无初速度地释放一小球，小球质量为m＝200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取释放点所在水平面为参考平面。求：
(1)在第2 s末小球的重力势能；
(2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化。
答案：-40Ｊ　　50Ｊ　　50Ｊ
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。
弹性势能
2.表达式：
l为弹簧的形变量
k为弹簧的劲度系数
l
3.性质：
①相对性：弹簧处于原长时为零势能点。
②系统性：弹性势能是整个系统所具有的。
4．弹性势能的产生原因
(1)物体发生了弹性形变
(2)各部分间的弹力作用
5．影响弹性势能的因素(从弹力做功的角度考虑)
(1)弹簧的形变量l(形变量是指拉伸或压缩的变化量)。因为形变量越大，用力越大，做功越多。
(2)弹簧的劲度系数k。拉伸相同的长度，不同弹簧的“软硬”不一样，做功不一样。
6．弹性势能与弹力做功的定性关系
(1)弹力做负功时，弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能．
(2)弹力做正功时，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能．
7．弹性势能与弹力做功的定量关系：弹力做功与弹性势能的关系式为W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2.

练习：一竖直放置的弹簧下端固定在水平地面上，一小
球从弹簧的正上方高h处自由下落到弹簧上端，如图所示，
经几次反弹后小球最终静止在弹簧上某一点A处，则(　　)
A．h越大，小球静止时弹簧的压缩量越大
B．小球静止时弹簧的压缩量与h无关
C．h越大，小球最终静止时弹簧的弹性势能越大
D．小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大
Ｂ
练习1：一根弹簧的弹力—位移图像如图所示，那么弹簧由伸长8 cm 到伸长4 cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为(　　)
A．3.0 J，－3.0 J　　　　B．－3.0 J,3.0 J
C．－1.8 J,1.8 J D．1.8 J，－1.8 J
Ｄ
练习2：(新情景题)如图所示，总长为2 m的光滑匀质铁链，质量为10 kg，跨过一光滑的轻质定滑轮，开始时铁链的两底端相齐，当略有扰动时某一端开始下落，则从铁链刚开始下落到铁链刚脱离滑轮这一过程中，重力对铁链做了多少功？重力势能如何变化？(g取10 m/s2)
答案：50 J　减少50 J
判天地之美
析万物之理