2020年高中物理人教版必修2课件：7.4 重力势能(共27张PPT)
文档属性
| 名称 | 2020年高中物理人教版必修2课件：7.4 重力势能(共27张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-04-15 06:46:51 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
4.重力势能
填一填
练一练
一、重力做的功
1.物体的高度发生变化时,重力要对物体做功:物体被举高时,重力做负功,物体下降时,重力做正功。
2.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。
3.表达式:W=mgh=mgh1-mgh2,其中h1、h2分别表示起点和终点的高度。
填一填
练一练
二、重力势能
1.重力势能
(1)定义:物体由于被举高而具有的能量。
(2)大小:等于物体所受重力与所处高度的乘积,即Ep=mgh。
(3)单位:国际单位是焦耳,符号为J。
2.重力做功与重力势能变化的关系
(1)表达式:WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2。
(2)两种情况
填一填
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三、重力势能的相对性和系统性
1.相对性
重力势能总是相对选定的参考平面而言的。(该平面常被称为零势能面)
2.标矢性
重力势能为标量,其正负表示重力势能的大小。物体在参考平面上方时,重力势能为正值,在参考平面下方时,重力势能为负值。
3.系统性
重力势能是地球与物体所组成的系统共有的。
填一填
练一练
下列说法中正确的是( )
A.在地平面以下的物体重力势能一定为负值
B.质量大的物体重力势能一定大
C.不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大
D.离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零
解析：重力势能的大小与零势能面的选取有关,所以在地面以下的物体的重力势能也不一定为负值,A项错误;而离地面有一定高度的物体的重力势能也可能为零,D项正确;由Ep=mgh知B、C项错误。
答案：D
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
对重力势能的理解?
如图所示是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验示意图,从图中你能知道重力势能与哪些因素有关吗?
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
1.重力势能的正负
重力势能是标量,其数值可正可负可为零,表示的是相对大小,如图所示。
物体在A、B、C三点重力势能的正负如表所示。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
2.重力势能的三个性质
(1)重力势能的相对性
由于重力势能表达式为Ep=mgh,高度h的相对性决定了重力势能具有相对性。选取不同的水平面作为零势能面,其重力势能具有不同的数值,即重力势能的大小与零势能面的选取有关。
(2)重力势能变化的绝对性
物体在这两个高度不同的位置时,由于高度差一定,重力势能之差也是一定的,即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关。
(3)重力势能的系统性
重力是地球对物体吸引而产生的,如果没有地球对物体的吸引,就不会有重力,也不存在重力势能,所以重力势能是这个系统共同具有的,平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
【例题1(多选)关于重力势能,下列说法中正确的是( )
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,重力势能变大了
D.在地面上的物体,它具有的重力势能不一定等于零
解析：重力势能具有相对性,参考平面的选取不同,其数值也不同,选项A错误,D正确;物体若在参考平面下方,物体与参考平面的距离越大,它的重力势能越小,所以选项B错误;重力势能为标量,其“+”“-”表示重力势能的大小,-5 J应小于-3 J,选项C正确。
答案：CD
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
变式训练1 (多选)下列说法中,正确的是( )?
A.重力势能大的物体,离地面高度大
B.重力势能大的物体,所受重力一定大
C.重力势能大的物体,质量不一定大
D.重力势能大的物体,离地面高度不一定大
解析：重力势能的公式Ep=mgh,h为物体与参考平面的高度,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,下方物体的高度为负值,重力势能也是负值。所以重力势能大的物体,h不一定大,质量也不一定大,选项C、D正确。
答案：CD
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
重力做功与重力势能变化的关系?
如图所示,熟透的苹果从离水面2 m处的树枝上落下,后又在水中继续下降2 m,请思考:
(1)苹果在空中下落及在水中下落的过程重力做功一样多吗?
(2)这两个过程苹果重力势能的改变一样吗?
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.重力做功与重力势能的比较
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
2.重力做功与重力势能变化关系的理解、应用
(1)无论物体是否受其他力的作用,无论物体做何种运动,关系式WG=-ΔEp总是成立的。
(2)利用关系式WG=-ΔEp可由重力做功的正负及大小判断重力势能的增减及大小,反之也可以由重力势能的增减及大小判断重力做功的正负及大小。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】(多选)用拉力F将一个重为5 N的小球匀速提升3 m,如图所示,在这个过程中,下列说法正确的是( )
A.小球的重力做了15 J的功
B.拉力F对小球做了15 J的功
C.小球的重力势能增加了15 J
D.合力对小球做的功是15 J
解析：小球上升,重力做负功,WG=-mgh=-5×3 J=-15 J,选项A错误;因为小球匀速上升,所以拉力F=G=5 N,则拉力做功WF=Fh=5×3 J=15 J,选项B正确;因小球克服重力做功15 J,故小球重力势能增加15 J,选项C正确;因为小球匀速上升,合力为零,则合力不做功,选项D错误。
答案：BC
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练2 大型拱桥的拱高为h,弧长为L,如图所示。质量为m的汽车在以不变的速率v由A点运动到B点的过程中,以下说法正确的是( )
A.由A到B的过程中,汽车的重力势能始终不变,重力始终不做功
B.汽车的重力势能先减少后增加,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零
C.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做正功,后做负功,总功为零
D.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析：前半阶段,汽车向高处运动,重力势能增加,重力做负功;后半阶段,汽车向低处运动,重力势能减小,重力做正功。选项D正确。
答案：D
1 2 3 4 5
1.关于物体的重力势能,下列说法中错误的是( )
A.物体重力势能的数值随选择的参考平面的不同而不同
B.物体的重力势能实际上是物体和地球组成的系统所共有的
C.重力对物体做正功,则物体的重力势能增加
D.物体位于所选的参考平面以下时,物体的重力势能为负值
解析：根据重力势能的相对性,A项正确;根据重力势能的系统性,B项正确;根据重力做功与重力势能变化的关系,C项错误;根据重力势能正、负的含义,D项正确。
答案：C
1 2 3 4 5
2.游客爬山时,不小心将手中的皮球滑落,球从山上的位置A滚到了山脚下的位置B,高度标记如图所示,则下列说法正确的是( )
A.从A到B的曲线长度不知道,无法求出此过程重力做的功
B.从A到B过程中阻力大小不知道,无法求出此过程重力做的功
C.从A到B重力做功mg(H+h)
D.从A到B重力做功mgH
解析：重力做的功只与初末位置的高度差有关,与路径以及受的其他力无关。从A到B重力做功WG=mgH。
答案：D
1 2 3 4 5
3.(多选)物体在运动过程中,克服重力做功50 J,则下列说法中正确的是( )
A.物体的高度一定降低了
B.物体的高度一定升高了
C.物体的重力势能一定是50 J
D.物体的重力势能一定增加50 J
解析：克服重力做功,即重力做负功,重力势能增加,高度升高,克服重力做多少功,重力势能就增加多少,但重力势能的大小是相对的。故A、C错误,B、D正确。
答案：BD
1 2 3 4 5
4.如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达 的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为( )
答案：B
1 2 3 4 5
5.(选做题)如图所示,一条铁链长为2 m,质量为10 kg,放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间,铁链克服重力做的功为多少?(g取 10 m/s2)
答案：100 J
4.重力势能
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练一练
一、重力做的功
1.物体的高度发生变化时,重力要对物体做功:物体被举高时,重力做负功,物体下降时,重力做正功。
2.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。
3.表达式:W=mgh=mgh1-mgh2,其中h1、h2分别表示起点和终点的高度。
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二、重力势能
1.重力势能
(1)定义:物体由于被举高而具有的能量。
(2)大小:等于物体所受重力与所处高度的乘积,即Ep=mgh。
(3)单位:国际单位是焦耳,符号为J。
2.重力做功与重力势能变化的关系
(1)表达式:WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2。
(2)两种情况
填一填
练一练
三、重力势能的相对性和系统性
1.相对性
重力势能总是相对选定的参考平面而言的。(该平面常被称为零势能面)
2.标矢性
重力势能为标量,其正负表示重力势能的大小。物体在参考平面上方时,重力势能为正值,在参考平面下方时,重力势能为负值。
3.系统性
重力势能是地球与物体所组成的系统共有的。
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练一练
下列说法中正确的是( )
A.在地平面以下的物体重力势能一定为负值
B.质量大的物体重力势能一定大
C.不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大
D.离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零
解析：重力势能的大小与零势能面的选取有关,所以在地面以下的物体的重力势能也不一定为负值,A项错误;而离地面有一定高度的物体的重力势能也可能为零,D项正确;由Ep=mgh知B、C项错误。
答案：D
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
对重力势能的理解?
如图所示是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验示意图,从图中你能知道重力势能与哪些因素有关吗?
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
1.重力势能的正负
重力势能是标量,其数值可正可负可为零,表示的是相对大小,如图所示。
物体在A、B、C三点重力势能的正负如表所示。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
2.重力势能的三个性质
(1)重力势能的相对性
由于重力势能表达式为Ep=mgh,高度h的相对性决定了重力势能具有相对性。选取不同的水平面作为零势能面,其重力势能具有不同的数值,即重力势能的大小与零势能面的选取有关。
(2)重力势能变化的绝对性
物体在这两个高度不同的位置时,由于高度差一定,重力势能之差也是一定的,即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关。
(3)重力势能的系统性
重力是地球对物体吸引而产生的,如果没有地球对物体的吸引,就不会有重力,也不存在重力势能,所以重力势能是这个系统共同具有的,平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
【例题1(多选)关于重力势能,下列说法中正确的是( )
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,重力势能变大了
D.在地面上的物体,它具有的重力势能不一定等于零
解析：重力势能具有相对性,参考平面的选取不同,其数值也不同,选项A错误,D正确;物体若在参考平面下方,物体与参考平面的距离越大,它的重力势能越小,所以选项B错误;重力势能为标量,其“+”“-”表示重力势能的大小,-5 J应小于-3 J,选项C正确。
答案：CD
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
变式训练1 (多选)下列说法中,正确的是( )?
A.重力势能大的物体,离地面高度大
B.重力势能大的物体,所受重力一定大
C.重力势能大的物体,质量不一定大
D.重力势能大的物体,离地面高度不一定大
解析：重力势能的公式Ep=mgh,h为物体与参考平面的高度,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,下方物体的高度为负值,重力势能也是负值。所以重力势能大的物体,h不一定大,质量也不一定大,选项C、D正确。
答案：CD
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
重力做功与重力势能变化的关系?
如图所示,熟透的苹果从离水面2 m处的树枝上落下,后又在水中继续下降2 m,请思考:
(1)苹果在空中下落及在水中下落的过程重力做功一样多吗?
(2)这两个过程苹果重力势能的改变一样吗?
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.重力做功与重力势能的比较
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
2.重力做功与重力势能变化关系的理解、应用
(1)无论物体是否受其他力的作用,无论物体做何种运动,关系式WG=-ΔEp总是成立的。
(2)利用关系式WG=-ΔEp可由重力做功的正负及大小判断重力势能的增减及大小,反之也可以由重力势能的增减及大小判断重力做功的正负及大小。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】(多选)用拉力F将一个重为5 N的小球匀速提升3 m,如图所示,在这个过程中,下列说法正确的是( )
A.小球的重力做了15 J的功
B.拉力F对小球做了15 J的功
C.小球的重力势能增加了15 J
D.合力对小球做的功是15 J
解析：小球上升,重力做负功,WG=-mgh=-5×3 J=-15 J,选项A错误;因为小球匀速上升,所以拉力F=G=5 N,则拉力做功WF=Fh=5×3 J=15 J,选项B正确;因小球克服重力做功15 J,故小球重力势能增加15 J,选项C正确;因为小球匀速上升,合力为零,则合力不做功,选项D错误。
答案：BC
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练2 大型拱桥的拱高为h,弧长为L,如图所示。质量为m的汽车在以不变的速率v由A点运动到B点的过程中,以下说法正确的是( )
A.由A到B的过程中,汽车的重力势能始终不变,重力始终不做功
B.汽车的重力势能先减少后增加,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零
C.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做正功,后做负功,总功为零
D.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析：前半阶段,汽车向高处运动,重力势能增加,重力做负功;后半阶段,汽车向低处运动,重力势能减小,重力做正功。选项D正确。
答案：D
1 2 3 4 5
1.关于物体的重力势能,下列说法中错误的是( )
A.物体重力势能的数值随选择的参考平面的不同而不同
B.物体的重力势能实际上是物体和地球组成的系统所共有的
C.重力对物体做正功,则物体的重力势能增加
D.物体位于所选的参考平面以下时,物体的重力势能为负值
解析：根据重力势能的相对性,A项正确;根据重力势能的系统性,B项正确;根据重力做功与重力势能变化的关系,C项错误;根据重力势能正、负的含义,D项正确。
答案：C
1 2 3 4 5
2.游客爬山时,不小心将手中的皮球滑落,球从山上的位置A滚到了山脚下的位置B,高度标记如图所示,则下列说法正确的是( )
A.从A到B的曲线长度不知道,无法求出此过程重力做的功
B.从A到B过程中阻力大小不知道,无法求出此过程重力做的功
C.从A到B重力做功mg(H+h)
D.从A到B重力做功mgH
解析：重力做的功只与初末位置的高度差有关,与路径以及受的其他力无关。从A到B重力做功WG=mgH。
答案：D
1 2 3 4 5
3.(多选)物体在运动过程中,克服重力做功50 J,则下列说法中正确的是( )
A.物体的高度一定降低了
B.物体的高度一定升高了
C.物体的重力势能一定是50 J
D.物体的重力势能一定增加50 J
解析：克服重力做功,即重力做负功,重力势能增加,高度升高,克服重力做多少功,重力势能就增加多少,但重力势能的大小是相对的。故A、C错误,B、D正确。
答案：BD
1 2 3 4 5
4.如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达 的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为( )
答案：B
1 2 3 4 5
5.(选做题)如图所示,一条铁链长为2 m,质量为10 kg,放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间,铁链克服重力做的功为多少?(g取 10 m/s2)
答案：100 J