8.2 重力势能 课件 （31张PPT） 高一下学期物理 人教版（2019） 必修第二册

(共31张PPT)
人教版高中物理必修第二册
第八章 机械能守恒定律
授课教师：xxx
§8.2 重力势能
P79
01
重力做的功
重力势能
02
重力势能的相对性
03
弹性势能
04
一、功
（适用恒力）
二、功率
（平均功率：一段时间）
（瞬时功率：某一时刻）
机车启动两问题
①恒定功率启动
②恒定加速度启动
v
t
O
vm
v
t
O
vm
1.功的计算公式：W=Fl cosα
力对物体做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。
温故知新
恒力
为对地位移
为力与位移的夹角，0-180°
2.功的单位：焦耳 符号：J
1J=1N×1m=1N·m；1N的力使物体产生1m的位移，做功为1J。
观察与思考
课堂引入
拒绝高空抛物
！
思考1：物体从高空坠落为什么有这么大的能量呢？
思考2：根据你初中所学，重力势能的大小跟那些因素有关？
因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的重力势能。而当它从所处的的高处落下时，重力势能就会以做功的方式释放出来。
观察与思考
高空抛物——“悬在城市上空的痛”
①质量 ②高度
请同学们用课本做如下实验，体会物体的重力势能与什么因素有关？
体验与思考
1.同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉
2.不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉
与质量有关：质量越大，重力势能越大。
与高度有关：位置越高，重力势能越大。
01
重力做的功
问：从1楼到3楼，哪种方式他的重力做功最少？
想一想
一、重力做的功
①乘电梯直下②乘扶梯斜下③乘滑梯波浪下
WG=mgΔh
A
B
h1
h2
Δh
mg
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
1.三种情况下重力做功计算
一、重力做的功
情况1：竖直下落（ A 到 B）
情况2：沿斜线运动（A 到 B）
mg
A
B
Δh
θ
L
h1
h2
WG=mgLcosθ
=mgΔh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
P79
W1=mgLcosθ=mgΔh1
WG= W1+ W2 + W3 + · · ·
WG= mgΔh1 + mgΔh2 + mgΔh3 + · · ·
= mg(Δh1 + Δh2 + Δh3 + · · ·)
=mgΔh
=mgh1－mgh2
A
B
Δh
h1
h2
mg
Δh1
Δh2
Δh3
A
Δh1
θ
L
mg
1.三种情况下重力做功计算
一、重力做的功
情况3：沿曲线运动（ A 到 B）
P79
质量为m的小球从离地面高为h1的A位置运动到离地高度为h2的B位置，求三种情况下重力做的功。
（1）WG＝mgh= mgh1－mgh2
（2）WG＝ mglcosθ ＝mgh＝ mgh1－mgh2
（3）WG＝mgΔh1＋mgΔh2 ＋ ···＝mg(Δh1 ＋Δh2 ＋ ···)＝mgh＝ mgh1－mgh2
1.三种情况下重力做功计算
一、重力做的功
P79
(1)重力做功的特点：
(2)重力做功的表达式：
WG = mgh1－ mgh2
把物理量mgh叫做重力势能。
2.重力做功的特点及表达式
一、重力做的功
它与重力做功有关，又与重力势能的基本特征一致。
重力做功只跟它的起点和终点的位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关。
P80
重力势能
02
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。
4. 标量：只有大小，没有方向。
2.公式：
Ep = mgh
3.单位：焦耳，符号为J。
5.系统性：重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是物体单独具有的。
1kg·m/s2·m=1N·m=1J
1.重力势能
二、重力势能
P80
G
v
1.当物体由高处向低处运动时：重力做正功
WG＝mgh1－mgh2=EP1－EP2 = －ΔEp
WG＞ 0 ，
EP1＞EP2 ；
重力势能减小，
重力做的功等于重力势能减少量。
2.重力做功与重力势能的关系
二、重力势能
初态重力势能EP1
末态重力势能EP2
P80
2.当物体由低处向高处运动时：重力做负功
WG＜ 0 ，
EP1 ＜ EP2 ；
重力势能增大；
克服重力所做的功等于重力势能的增加量。
G
v
2.重力做功与重力势能的关系
二、重力势能
WG＝mgh1－mgh2=EP1－EP2 = －ΔEp
EP1
EP2
P80
重力做功WG (正、负） 重力势能EP （增加、减少） 重力做功和重力势能变化的关系
物体 上升
物体 下降
正
负
减少
增加
重力做的功等于重力势能的减少
物体克服重力做的功等于重力势能的增加
WG = EP1-EP2 = -ΔEp
2.重力做功与重力势能的关系
二、重力势能
重力做功
重力势能的变化
重力做正功，重力势能减小
重力做负功，重力势能增加
WG＝mgh1－mgh2=EP1－EP2 = －ΔEp
P80
当人向上或向下运动时，重力做什么功？重力势能如何变化？
(1)人向下运动，重力做 功，重力势能 。
(2)人向上运动，重力做 功，重力势能 。
正
减少
负
增加
G
v
v
二、重力势能
一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到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＝10 m/s2)(　　)
练一练：
二、重力势能
A．重力做功为1.8 J
B．重力做了0.55 J的负功
C．物体的重力势能一定减少0.55 J
D．物体的重力势能一定增加1.25 J
C
重力势能的相对性
03
（1）物体在参考面上，h=0，Ep=0。
（2）物体在参考面上方，h为正值，Ep为正值
参考面即高度为零的平面，一般来说参考面可以任意选取
参考面又称零势能面
正负表示大小
Ep = mgh
(h是物体相对参考面的高度)
（3）物体在参考面下方，h为负值，Ep为负值
三、重力势能的相对性
P81
如图有一个质量0.5kg的小球从桌面以上高h1=1.2m的A点落到地面上的B点，桌面的高为h2=0.8m。请按要求填写下表 (g=10m/s2)。
h1
h2
A
B
参考 平面 小球在A点重力势能EpA 小球在B点重力势能EpB A→B下落过程小球重力做功WG A→B下落过程小球重力势能变化ΔEp
桌面
地面
选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值不同。
WG、ΔEp与参考面的选取无关。
比较、分析表格中的数据，有何特点？
三、重力势能的相对性
6J
-4J
10J
减少10J
10J
0
10J
减少10J
P83习题4
【例1】下面有关重力势能的说法中，正确的是（ ）
A. 举得越高的物体，具有的重力势能越大
B. 质量越大的物体，具有重力势能越大
C. 物体的重力势能不可能为零
D. 物体的重力势能可能小于零
D
三、重力势能的相对性
广西壮族“三月三”是壮族人民的传统节日，该节日民族活动很丰富，其中抛绣球是男女青年最喜欢的项目。假设某一青年女子在楼上将绣球水平抛出，抛出点离地4.5 m，绣球质量0.6 kg，在离地2.0 m处被一男青年抢到。重力加速度取10 m/s2，在绣球被抛出至被抢到的过程中，下列说法正确的是
A.重力做功15 J
B.重力势能增加了15 J
C.若以抛出点为参考平面，绣球被抢到时的重力势能为-27 J
D.若以地面为参考平面时，上述过程中绣球重力势能的变化量最大
A
三、重力势能的相对性
【答案】A
【解析】重力做功为WG=mgΔh=0.6×10×(4.5-2.0)=15 J，A正确；
重力做正功，重力势能减小，故重力势能减少了15 J，B错误；
若以抛出点为参考平面，绣球被抢到时的重力势能Ep=-mg(h-h1)=-0.6
×10×(4.5-2) J=-15 J，C错误；
重力势能的变化量与重力做功对应，与参考平面的选取无关，D错误。
三、重力势能的相对性
弹性势能
04
1.发生弹性形变的物体（弹簧）各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能。
2. 影响因素：弹簧形变量 弹簧劲度系数
3. 表达式：
4.弹性势能的变化与弹力做功的关系：W弹＝－ΔEp
(1)弹力做正功时，弹性势能减小。
(2)弹力做负功时，弹性势能增大。
四、弹性势能
P82
5.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和发生弹力作用而具有的能量，因此弹性势能具有系统性。
(2)相对性：弹性势能的大小与选定的零势能位置有关，对于弹簧，一般规定弹簧原长处为其零势能的位置。
四、弹性势能
练习：（多选）如图所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是（　　）
A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比
B．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等
C．弹力做正功，弹簧的弹性势能减小
D．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加
BD
四、弹性势能
课堂小结
重力势能
Ep = mgh
重力做功只跟它的起点和终点的位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关。
重力做功与重力势能的关系：
WG＝mgh1－mgh2=EP1－EP2 = －ΔEp
重力做正功，重力势能减小
重力做负功，重力势能增加
弹性势能
弹力做功与弹力势能的关系：
弹力做正功，弹性势能减小
弹力做负功，弹性势能增加
WG= －ΔEp
W弹= －ΔEp
2. 质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3位置，在空中达到的最高点2的高度为h。重力加速度为g。
（1）足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？ （2）足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球的重力势能减少了多少？
解：
（1）
（2）
作业