高中物理人教版必修二7.4-重力势能(共23张PPT)

(共23张PPT)
重力势能
学习目标
理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算
理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关
知道重力势能的相对性和系统性
陨石坑
美国内华达州亚利桑那
这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果,爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众.陨石坑为什么这么深？
水力发电站为什么要修那么高的大坝？
探究问题一: 重力做功的特点
情景：质量为m的物体从高h1处沿不同路径下滑至h2处。
h1
△h
h2
θ
思考1：沿路径1运动至底端时，重力做了多少功？若沿路径2呢？
1
2
物体竖直下落
物体沿斜线运动
4
情景：质量为m的物体从高h1处沿不同路径下滑至h2处。
h1
△h
h2
θ
思考2：若让物体沿路径3运动呢？
1
2
3
物体沿曲线运动
7
思考与讨论：通过刚才的计算，你能总结重力做功的特点吗？
9
结论：重力做功与路径无关，只跟初末位置的高度差有关。
1、让一质量为m的小球自由下落高度h,重力做多少功？用手托着它匀速下落高度h，重力做了多少功？通过这个例子你对功又有什么新的认识？
2、自由下落过程中，小球受几个力？匀速下落过程呢？手的支持力做功吗？重力对小球做功变了吗？你对重力做功的特点有什么新的认识？
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探究二：重力势能
用小球做如下试验
1、同一小球从不同高度下落到自己手上，
感觉 ? ? ?
2、不同质量的小球从同一高度下落到自
己手上，感觉 ? ? ?
探究得到的结论：
① 与高度有关

② 与质量有关
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1、表达式： 。
2、单位 ，是 量（“标”或“矢” ），是 量 （“过程”或“状态”） 。
3、重力做功和重力势能的关系
式 。
焦耳（J）
标
状态
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1、物体下降时，重力做正功还是负功？重力势能如何变化？
2、物体上升时，重力做正功还是负功？重力势能如何变化？
思考与讨论
3、如果物体克服重力做功10焦耳，它的重力势能要发生怎么的变化？若重力做功20焦耳呢？
4、如果一个力拉着物体在水平面上做加速运动，它的重力势能如何变化？
探究三：重力势能的相对性
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情景：牛顿观察到一个质量m=1kg的苹果从A到B整个下落过程，各距离如图所示
思考1：以桌面为参考平面，苹果在A位置的重力势能是多少？若以地面为参考面呢？
思考2：若以桌面为参考平面，苹果在桌面上、B位置的重力势能分别是多少？
你对重力势能的相对性有何认识？
10J 30J
0J –20J
需要先选定参考平面
物体在参考平面以上重力势能为正；在参考平面以下为负；在参考平面上为零。
求某一物体在同一位置的重力势能时，选取的参考平面不同，重力势能的数值不同。
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19
拓展
回顾我们已经学过的物理量正负的意义
1、矢量的正负； 2、功的正负
3、温度的正负； 4、重力势能的正负。
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思考3、如果苹果不受地球的引力作用了，它还具有重力势能吗？
重力势能是地球和物体所组成的“系统”共有的。
例： 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s2)
6J
10J
-4J
0
10J
10J
减少10J
减少10J
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通过计算你有什么新的发现？



重力势能与参考平面的选取有关，
重力做功和重力势能的变化与参考平面无关。
1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：
A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；
B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；
C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；
D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。
ABD
2、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则：
A、重力做功为50J；
B、物体的重力势能一定增加了50J；
C、物体的动能一定减少50J；
D、重力做了50J的负功。
BD