物理人教版（2019）必修第二册8.2重力势能 课件（共29张ppt）

(共29张PPT)
第八章 机械能守恒定律
8.2 重力势能
导
探究重力做功的特点
物体竖直下落
A
Δh
B
h1
h2
物体沿斜线运动
A
B
Δh
θ
L
h1
h2
G
物体沿曲线运动
A
B
h1
h2
WG=mgΔh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
WG=mgLcos θ
=mgΔh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
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 ……)
=mgΔh
=mgh1－mgh2
思
Δh1
Δh2
Δh3
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。即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。
表达式：
WG ＝ mgΔh =mgh1－mgh2
Δh
h2
h1
A
B
★重力做功的特点是与运动的具体路径无关，只与初末状态物体的高度差有关，不论光滑还是粗糙路径，也不论是直线还是曲线运动，不论是否受到其他力的作用，只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同．
思
【例题】一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功 (g=9.8m/s2)
解:
小球下落高度为5m
=5×9.8×5J
=245J
ＷＧ= mgΔh
检
【例题】如图所示，质量为 50 kg 的人沿着 L = 100 m、倾角为 30°的坡路匀速从坡顶跑到坡底，重力对他所做的功是多少？（ g 取 10 m/s2 ）
解：重力对物体做的功为
WG = mgΔh
= 50×10×50 J
= 25000 J
1. 定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
2.公式：Ep=_______ （h ─物体重心到零势能面的高度）
3. 单位： 1 J = 1 kg m s-2 m = 1 N m
4. 重力势能是标量：只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示大小。
5.重力势能是物体与地球系统共有的（系统性）
6.重力做的功与重力势能的关系：WG=____________
Ep1表示____________________，Ep2表示_________________， Ep= Ep2 Ep1
物体从高到低：重力做___功，重力势能________即：WG ____0，Ep1 ____ Ep2， Ep___0
物体从低到高：重力做___功，重力势能________即：WG ____0，Ep1 ____ Ep2， Ep___0
WG = Ep
议
重力势能
物体在运动过程中，克服重力做功50J，则( )
A．重力做功为50J
B．物体的重力势能一定增加50J
C．物体的重力势能一定减少50J
D．重力做功为-50J
BD
小试牛刀
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。
物体说：重力势能是我自己的！
地球说：朋友这是咱们俩的！
重力势能的相对性：
（1）由于高度h是相对的，所以重力势能也是相对的，计算重力势能之前需要先选定0势能参考平面。
（4）参考平面（零势能面）的选取是任意的，通常选择地面作为参考平面。
（2）参考平面：选定某一个水平面，并把这个水平面的高度定为零，则物体在该平面上的重力势能为零。(又称零势面)
（3）对选定的参考平面而言：在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值；在参考平面下方的物体，高度是负值，重力势能也是负值。若物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。
评
脑筋急转弯：
人从五楼窗台上跳下来，为何平安无事？
向里跳到五楼的地板上。
算一算：若人的质量为50kg,五楼窗台距五楼地面的高度为1m，距楼外地面的高度为16m，g=10m/s2。则：
1、相对五楼地面，人的重力势能是多少？
2、相对楼外地面，人的重力势能是多少
500J
8000J
评
1.关于重力势能的几种理解，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.相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题
C.在同一高度将物体不论向何方向抛出，落地时减少的重力势能必相等
D.放在地面的物体，它的重力势能一定等于零
BC
检
2.下列关于重力势能的说法，正确的是( )
A．重力势能只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关
B．重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关
C．重力势能是矢量，当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少
D．重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的
ABD
3.关于重力势能的说法正确的是：( )
A. 重力势能只由重力决定
B. 重力势能不能有负值
C. 重力势能的大小是相对的
D. 物体在两位置上重力势能之差是绝对的
CD
检
4、如图所示，一物体从A点出发，分别沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的B、C、D三点。关于重力的做功情况，下列说法正确的是（　　）
A．沿AB面滑下时，重力做功最多
B．沿AC面滑下时，重力做功最多
C．沿AD抛物线运动时，重力做功最多
D．三种情况下运动时，重力做的功相等
D
5、西双湖风景区内的十七孔桥（如图甲）是除水晶塔之外的又一标志性建筑，它不仅是南北两湖的分界点，更是联系东西两方景区的交通要冲，其模型可简化为图乙、已知孔桥的拱高为h，A、B两点在同一水平面上、一游客在由A点运动到B点的过程中，以下说法正确的是（　　）
A．游客的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功
B．游客的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功
C．游客的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功
D．游客在整个运动过程中重力做的总功不为零
C
检
6、如图是可爱的毛毛虫外出觅食的示意图，缓慢经过一边长为 L 的等边三角形山丘，已知其身长为3 L，总质量为m，如图其头部刚到达最高点，假设毛毛虫能一直贴着山丘前行，则从其头部刚到山顶到头部刚到山丘底端的过程中毛毛虫的重力势能变化量为（　 ）
A． mgL B． mgL
C． mgL D． mgL
B
检
7、如图所示，质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。现用水平向左的力F拉动轻绳的中点O，使物体静止于图示位置，此时力F的大小小于mg。若保持力F的大小不变，沿顺时针方向缓慢转动力F到竖直向上的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．OA段轻绳的张力FOA逐渐变大
B．物体受到的合力增大
C．轻绳中点O的位置升高
D．物体的重力势能相比初始状态减少
D
检
8、福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图（a）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约50m的圆形廊道连接。若将质量为100kg的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处，再用100s沿廊道运送到N处，如图（c）所示。重力加速度大小取10m/s2，则（　　）
A．该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，
克服重力所做的功为5400J
B．该物资从M处被运送到N处的过程中，
克服重力所做的功为78500J
C．从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为78.5m
D．从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为0.5m/s
A
小试牛刀
第八章 机械能守恒定律
8.2.2 弹性势能
压缩的弹簧
弯曲的撑杆
弯曲的杆、拉伸和压缩的弹簧都具有能量
导
1、定义：发生弹性形变的物体各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能（elastic potential energe)。
2、猜想，弹性势能与哪些因素有关？
3、弹性势能与形变量和劲度系数有哪些定量关系？（公式）
思
阅读教材82页关于弹性势能的部分
F/N
x/m
弹簧弹力F与形变量x的关系如图，公式为F=kx
则弹力做功 W 即为图像的__________
弹性势能 Ep = ___________
弹性势能与重力势能的异同
弹性势能 重力势能
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 物体由于被举高而具有的能量。一方面与重力做功相关，另一方面随高度变化而变化，因而叫做物体的重力势能
相对性 弹性势能与零势能位置选取有关，通常选自然长度时，势能为零 重力势能的大小与零势能面的选取有关，但变化量与参考面的选取无关
系统性 弹性势能是弹簧本身具有的能量 重力势能是物体与地球这一系统所共有的
与力做 功的关系 弹性势能的变化等于克服弹力所做的功 重力势能的变化等于克服重力所做的功
【例题】（多选）关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的弹性势能与其被拉伸（或压缩）的长度有关
B．弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数有关
C．对于同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，则弹性势能越大
D．弹性势能的大小与使弹簧发生形变的物体有关
小试牛刀
ABC
【例题】如图所示，在光滑水平桌面上有一根轻质弹簧，将弹簧一端固定，另一端施以水平拉力弹簧缓慢伸长。使弹簧伸长量为x时，外力对弹簧做功W1，使弹簧伸长量为2x时，外力对弹簧做功W2，弹簧始终处在弹性限度内，则（　　）
A．W2=W1 B．W2=2W1 C．W2=3W1 D．W2=4W1
小试牛刀
D
【例题】位于重庆永川乐和乐都主题公园的极限蹦极高度约60米，是西南地区的蹦极“第一高”。为了研究蹦极运动过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点，另一端和游客相连。游客从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内。游客从O→B→C→D的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．从B到C过程中，游客速度先变大再变小
B．从B到C过程中，弹性绳的弹性势能先增大后减小
C．从O到C过程中，重力势能减少，动能增加
D．从B到D过程中，游客的加速度一直减小
小试牛刀
C
【例题】 （多选）如图所示，质量m=1kg的物块放置在竖直固定的弹簧上方（未栓接），用力向下压物块至某一位置，然后由静止释放，取该位置为物块运动的起始位置，物块上升过程的a-x图像如图所示，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是（ ）
A．物块运动过程的最大加速度大小为20m/s2
B．弹簧的劲度系数为100N/m
C．弹簧最大弹性势能为9J
D．物块加速度为0时离开弹簧
小试牛刀
AB
【例题】如图甲所示，平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为θ的斜面底端，另一端与物块A连接；两物块A、B质量均为m，初始时均静止。现用平行于斜面向上的力F拉动物块B，使B做加速度为a的匀加速运动，A、B两物块在开始一段时间内的v-t关系分别对应图乙中A、B图线（t1时刻A、B的图线相切，t2时刻对应A图线的最高点），重力加速度为g，则（　　）
A．平行于斜面向上的拉力F一直增大
B．t2时刻，弹簧形变量为
C．从0开始到t1时刻，弹簧释放的弹性势能为
D．t2时刻弹簧恢复到原长，物块A达到速度最大值
小试牛刀
B