物理人教版（2019）必修第二册8.2重力势能 课件（共27张ppt）

(共27张PPT)
第二节
重力势能
第八章 机械能守恒定律
学习目标
1
新课讲解
3
新课导入
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
学习目标
1、知道重力做功与运动的路径无关。
2、理解重力势能的概念,会用重力势能的定义式进行计算。
3、知道重力势能具有相对性，理解重力做功与重力势能变化的关系。
4.了解弹性势能的决定因素。
新课导入
当山坡积雪内部的内聚力抗拒不了它所受到的重力拉引时，便向下滑动，引起大量雪体崩塌的自然现象叫雪崩。
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？
新课讲解
问题
请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功
一、重力做功特点
情景1：物体竖直下落（ A 到 B）
A
h
B
h1
h2
WG=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
A
C
h
θ
L
h1
h2
WG=mgLcos θ
=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
情景2：物体沿斜线运动（ A 到 C）
情景3：物体沿曲线运动 （ A 到 C）
A
△h 1
θ
l
Δh1
Δh2
Δh3
A
C
h
h1
h2
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：
二、重力势能
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）
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
三、重力做的功与重力势能变化的关系
重力势能和重力做功的表达式非常相似，它们之间的关系是什么呢 ？
WG=Ep1-Ep2=-△Ep
①物体由高处运动到低处时，重力做正功，物体重力势能减少；重力势能减少的数量等于重力做的功。
②物体由低处运动到高处时，重力做负功，物体重力势能增加；重力势能增加的数量等于物体克服重力做的功。
WG=mgh1－mgh2
△h
h2
h1
A
B
初态的重力势能
末态的重力势能
重力做的功
四、重力势能的相对性
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。
2.参考面的选取不影响重力势能的变化： EpB－EpA ＝-2mgh
五、重力势能的系统性
那么重力势能是谁具有的呢
物体重力势能与重力做功密切相关，而重力是地球与物体间的相互作用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，重力势能是物体与地球所组成的“系统”所共有的。平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。
五、弹性势能
1、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，这种势能叫做弹性势能。
压缩或拉伸弹簧时，外力要克服弹力做功，弹簧的弹性势能增加
1、弹簧的性变量
2、劲度系数
物体向弹簧原长处运动，弹力做正功，弹性势能减小；
物体远离弹簧原长处运动，弹力做负功，弹性势能增加。
弹力做了多少功弹性势能减少多少；
克服弹力做了多少功弹性势能增加多少。
2、弹力做功与弹性势能的关系
3、弹簧的弹性势能的表达式
F为变力，如何求其做的功？
o
x
F
o
x
F
o
x
F
拉力（变力）做功的计算方法：
o
x
F
Δx
KΔx
在F-x图像中
一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零
3、弹簧的弹性势能的表达式
经典例题
1.(多选)下列关于重力势能的说法中正确的是(　　)
A.放在地面上的物体的重力势能为零
B.一个在轨道上运动的物体,在它的重力势能为零的时刻,一定运动到轨道的最低点
C.质量小的物体可能比质量大的物体具有的重力势能大
D.同一物体在不同高度上的重力势能一定不同
CD
2.一根长L=2 m,重力G=200 N的均匀木杆放在水平地面上,现将它的一端从地面抬高1 m,另一端仍搁在地面上,则物体重力势能的变化量为(　　)
A.50 J　　　　B.100 J　　　　C.200 J　　　　D.400 J
【解析】选B。由几何关系可知木杆的重心上升的高度为:h= m=0.5 m;物体所受重力做功:WG=-mgh=-200×0.5 J=-100 J;故物体重力势能的变化量为:ΔEp=-WG=100 J;故选B。
B
3.下列关于重力势能的说法正确的是（ ）
A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定
B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
C.一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了
D.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零
答案：C
物体的重力势能与参考平面的选取有关，同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同，A选项错；
物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，距零势能面的距离越大，重力势能越小，B选项错；
重力势能的正、负号表示大小，－5 J的重力势能小于－3 J的重力势能，C选项对；
只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，D选项错.
√
4.［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
当堂检测
　【解析】　A、B错：在整个过程中，物体下降的高度为h=1.8 m-1.25 m=0.55 m，该过程中重力对物体做的功为W=mgh=0.1×10×0.55 J=0.55 J。
C对，D错：重力做多少正功重力势能就减少多少，故球的重力势能一定减少了0.55 J。
1.一个100 g的球从1.8 m的高处落到一水平板上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是（g取10 m/s2）（　　）
A. 重力做了1.8 J的功 B. 重力做了0.55 J的负功
C. 物体的重力势能一定减少了0.55 J D. 物体的重力势能一定增加了1.25 J

C
2.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
3.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
【注意】
重力势能的变化只取决于重力对物体做的功，与物体 是否还受其他力的作用以及其他力是否做功无关。
【点评】　对于无法利用公式直接计算重力做功的问题，可以通过求重力势能的变化量求解重力做的功。
本课小结
1.重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的竖直高度差有关
2.地球上的物体具有的与它高度有关的能量。
3.重力做功与重力势能变化的关系：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。关系式：WG = EP初 - EP末
4.重力势能是相对的,正负表示大小,重力势能的变化是绝对的。
5.重力势能是地球与物体组成“系统”所共有的。
重力势能