8.2重力势能 课件 (共22张PPT) -2023-2024学年高一物理人教版（2019）必修第二册
文档属性
| 名称 | 8.2重力势能 课件 (共22张PPT) -2023-2024学年高一物理人教版（2019）必修第二册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-12 12:11:15 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
第2节 重力势能
新知讲解
一、重力做的功
功与能是两个密切联系的物理量。物体的高度发生变化，重力势能发生变化，重力要做功。
物体被举高时重力做负功，势能增大。
物体下降时重力做正功，势能减小；
新知讲解
例1（1）设一个质量为 m 的物体，从与地面高度为 h1 的位置 A，竖直向下运动到高度为 h2 的位置 B，求这个过程中重力做的功。
mg
Δh
h1
h2
A
B
W G ＝ mgΔh
＝ mgh1 － mgh2
新知讲解
（2）如图所示，质量为 m 的物体从上向下运动，沿着一个斜面向下运动到 B′，再水平运动到 B，高度由 h1 降为 h2 。求这个过程中重力做的功。
h2
Δh
h1
B
B′
θ
A
mg
物体沿斜面运动的距离是 l，在这一过程中重力做的功是：
W G ＝（mgcosθ）l
＝ mgΔh
＝ mgh1 － mgh2
上面情况中，尽管物体运动的路径不同，但高度的变化是一样的，而且重力做的功也是一样的。
新知讲解
从 B′沿水平方向运动到 B 的过程中，重力不做功。
即这个过程中重力做的功： W G＝ mgh1 － mgh2
新知讲解
1、重力做功的特点
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，而跟物体运动的路径无关。
h1，h2分别代表始、末两个位置的高度。
W G =mgh1 － mgh2
2、重力的功
功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积 mgh1 与跟终点高度的乘积 mgh2 两者之差。
二、重力势能 Ep
我们把物理量mgh叫做物体的重力势能．
物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积。
Ep=mgh
说明：重力势能是标量，重力势能是状态量
单位：焦耳，1 J=1 kg·m·s-2·m=1 N·m
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
重力做的功等于重力势能的减小量
高中物理
求解1. 塔吊把一质量为 200 kg 的物体，从距地面高为 h1 = 8 m的高度匀速运到高为 h2 = 3 m 的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
若物体加速或减速下降呢？
重力势能减少了 10000 J
结论1：（1）物体下降，重力做正功，重力势能减少；
（2）重力势能减少的数量等于重力做的功。
高中物理
求解2. 塔吊把一质量为 200 kg 的物体，从距地面高为 h1 = 3 m的高度匀速运到高为 h2 = 8 m 的地方，重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
物体克服重力做了 10000 J
重力势能增加了 10000 J
结论2：（1）物体上升，重力做负功，重力势能增加，
（2）重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。
1. 如图所示，一个质量为m的物体，从高度为h1的位置A分别按下列三种方式运动到高度为h2的位置B，在这个过程中思考并讨论以下问题：
(3)重力做功有什么特点？
答案 重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关.
2．重力对物体做功，物体的重力势能会发生变化吗？
怎样变化？
铅球
答案 物体的高度发生变化，重力势能会发生变化.
当物体由高处到低处时，重力对物体做正功，物体的重力势能减少；
当物体由低处到高处时，重力对物体做负功，物体的重力势能增加．
重力势能的相对性
高度h是相对于谁的呢？
重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面．
重力势能的正负表示大小
对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力势能也是正值；
下方物体的高度是负值，重力势能也是负值，重力势能为负。
表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。
重力势能：－3 J＞ － 5 J
例3. 如图，质量 0.5 kg 的小球，从桌面以上 h1 = 1.2 m 的 A 点落到地面的 B 点，桌面高 h2 = 0.8 m。关于小球的重力势能，请按要求填写下表。( g = 10 m/s2 )
参考平面 在A点 在 B点 下落过程重力做功 重力势能变化
桌面
地面
6 J
10 J
─4 J
0
10 J
10 J
减少10 J
减少10 J
h1
h2
A
B
选择不同的参考平面，物体的重力势能不同。
相对性
重力做功和重力势能的变化与参考平面的选择无关。
绝对性
那么重力势能是谁具有的呢
重力势能应该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。
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
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
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
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
拓展提高
1、质量为m的小物块，从离桌面高H处由静止下落，桌面离地面高为h，如图所示。如果以桌面为参考平面那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（ ）
A．mgh，减少mg（H-h）
B．mgh，增加mg（H+h）
C．-mgh，增加mg（H-h）
D．-mgh，减少mg（H+h）
h
H
D
拓展提高
2、关于功与能，下列说法正确的是（ ）
A．在某一过程中，物体的重力势能的变化量与零势能参考平面的选取有关 ；
B．若弹簧被拉伸后的弹性势能为正值，则弹簧被压缩后的弹性势能为负值 ；
C．物体从定点A运动到定点B，重力对物体所做的功，与物体所受的其它力有关；
D．作用力F与反作用力F′可能都做正功 。
D
第2节 重力势能
新知讲解
一、重力做的功
功与能是两个密切联系的物理量。物体的高度发生变化，重力势能发生变化，重力要做功。
物体被举高时重力做负功，势能增大。
物体下降时重力做正功，势能减小；
新知讲解
例1（1）设一个质量为 m 的物体，从与地面高度为 h1 的位置 A，竖直向下运动到高度为 h2 的位置 B，求这个过程中重力做的功。
mg
Δh
h1
h2
A
B
W G ＝ mgΔh
＝ mgh1 － mgh2
新知讲解
（2）如图所示，质量为 m 的物体从上向下运动，沿着一个斜面向下运动到 B′，再水平运动到 B，高度由 h1 降为 h2 。求这个过程中重力做的功。
h2
Δh
h1
B
B′
θ
A
mg
物体沿斜面运动的距离是 l，在这一过程中重力做的功是：
W G ＝（mgcosθ）l
＝ mgΔh
＝ mgh1 － mgh2
上面情况中，尽管物体运动的路径不同，但高度的变化是一样的，而且重力做的功也是一样的。
新知讲解
从 B′沿水平方向运动到 B 的过程中，重力不做功。
即这个过程中重力做的功： W G＝ mgh1 － mgh2
新知讲解
1、重力做功的特点
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，而跟物体运动的路径无关。
h1，h2分别代表始、末两个位置的高度。
W G =mgh1 － mgh2
2、重力的功
功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积 mgh1 与跟终点高度的乘积 mgh2 两者之差。
二、重力势能 Ep
我们把物理量mgh叫做物体的重力势能．
物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积。
Ep=mgh
说明：重力势能是标量，重力势能是状态量
单位：焦耳，1 J=1 kg·m·s-2·m=1 N·m
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
重力做的功等于重力势能的减小量
高中物理
求解1. 塔吊把一质量为 200 kg 的物体，从距地面高为 h1 = 8 m的高度匀速运到高为 h2 = 3 m 的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
若物体加速或减速下降呢？
重力势能减少了 10000 J
结论1：（1）物体下降，重力做正功，重力势能减少；
（2）重力势能减少的数量等于重力做的功。
高中物理
求解2. 塔吊把一质量为 200 kg 的物体，从距地面高为 h1 = 3 m的高度匀速运到高为 h2 = 8 m 的地方，重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
物体克服重力做了 10000 J
重力势能增加了 10000 J
结论2：（1）物体上升，重力做负功，重力势能增加，
（2）重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。
1. 如图所示，一个质量为m的物体，从高度为h1的位置A分别按下列三种方式运动到高度为h2的位置B，在这个过程中思考并讨论以下问题：
(3)重力做功有什么特点？
答案 重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关.
2．重力对物体做功，物体的重力势能会发生变化吗？
怎样变化？
铅球
答案 物体的高度发生变化，重力势能会发生变化.
当物体由高处到低处时，重力对物体做正功，物体的重力势能减少；
当物体由低处到高处时，重力对物体做负功，物体的重力势能增加．
重力势能的相对性
高度h是相对于谁的呢？
重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面．
重力势能的正负表示大小
对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力势能也是正值；
下方物体的高度是负值，重力势能也是负值，重力势能为负。
表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。
重力势能：－3 J＞ － 5 J
例3. 如图，质量 0.5 kg 的小球，从桌面以上 h1 = 1.2 m 的 A 点落到地面的 B 点，桌面高 h2 = 0.8 m。关于小球的重力势能，请按要求填写下表。( g = 10 m/s2 )
参考平面 在A点 在 B点 下落过程重力做功 重力势能变化
桌面
地面
6 J
10 J
─4 J
0
10 J
10 J
减少10 J
减少10 J
h1
h2
A
B
选择不同的参考平面，物体的重力势能不同。
相对性
重力做功和重力势能的变化与参考平面的选择无关。
绝对性
那么重力势能是谁具有的呢
重力势能应该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。
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
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
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
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
拓展提高
1、质量为m的小物块，从离桌面高H处由静止下落，桌面离地面高为h，如图所示。如果以桌面为参考平面那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（ ）
A．mgh，减少mg（H-h）
B．mgh，增加mg（H+h）
C．-mgh，增加mg（H-h）
D．-mgh，减少mg（H+h）
h
H
D
拓展提高
2、关于功与能，下列说法正确的是（ ）
A．在某一过程中，物体的重力势能的变化量与零势能参考平面的选取有关 ；
B．若弹簧被拉伸后的弹性势能为正值，则弹簧被压缩后的弹性势能为负值 ；
C．物体从定点A运动到定点B，重力对物体所做的功，与物体所受的其它力有关；
D．作用力F与反作用力F′可能都做正功 。
D