8.2 重力势能-天津市2020年空中课堂人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
重力势能
高一年级 物理
资料
资料
资料
资料
物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫作重力势能。
高空坠物的危害有多大？
资料
资料
重力势能与物体所处的高度有关。
重力势能与物体的质量有关。
资料
资料
物体高度发生变化时，重力做功，重力势能发生变化

重力做正功
重力势能减少
重力做负功
重力势能增加
mg
mg
（1）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 （如图），这个过程中重力做的功是多少？
WG＝mgΔh
＝mgh1－mgh2
解：
一、重力做的功：
＝mgh1－mgh2
WG1＝mglcosθ
解：
＝mgΔh
B
B′ →B:
WG2=0
A→B′:
A→ B′ → B:
WG＝ WG1+WG2＝mgh1－mgh2
设物体沿斜面运动的距离为l，斜面与竖直平面的夹角为θ
（2）质量为m的物体从高度为h1的A点沿直线斜面运动到高度为h2的B′点（如图），再由B′点水平运动到B点，则：这个过程中重力做的功是多少？
（3）质量为m的物体从高度为h1处的A点沿曲线运动到高度为h2的B点（如图），则：重力所做的功是否还一样呢？
WG＝mg?h1＋mg?h2＋mg?h3＋…
解：
＝mg(?h1＋?h2＋?h3+ …)
＝mgh1－mgh2
＝mgΔh
WG＝mgh1－mgh2
思考：若重力做的功与路径有关，即对应于同样的起点和终点，重力对同一物体所做的功，随物体运动路径的不同而不同，我们还能把mgh叫作物体的重力势能吗？
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。
重力势能
B
A
4. 重力势能是地球和物体组成的系统所共有的。
资料
二、重力势能：（EP）
1. 定义：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫作重力势能。
2. 表达式： EP=mgh
3. 国际单位：
焦耳（J）
1 J
问题1： A、B两球置于二楼的地面上，其质量分别为mA和mB（ 且mA>mB ），请比较A、B两球重力势能的大小？

A
B
问题2：质量m=0.5 kg的小球，从桌面上方高h1= 1.2 m的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2 = 0.8 m。计算小球在A点、B点的重力势能。 (g取10 m/s2)
EP=mgh
疑问：h为多少呢？
5. 重力势能的相对性：
（1）物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫作参考平面。在参考平面上，物体的重力势能取为0。
（2）选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的，因此重力势能具有相对性。
（3）选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选地面作为参考平面。
（4）对选定的参考平面而言，其重力势能为0
物体位于上方，重力势能为正值；
物体位于下方，重力势能为负值。
EP=0
EP>0
EP<0
6. 量性：标量（有大小、无方向）
A
B
若EPA=5 J， EPB=－6 J 则:EPA >EPB
问题1： A、B两球置于二楼的地面上，其质量分别为mA和mB（ 且mA>mB ），请比较A、B两球重力势能的大小？

A
B
分析：（1）如果以一楼地面为参考平面，则
EPA>EPB
（3）如果以屋顶为参考平面，则
EPA=EPB
（2）如果以二楼地面为参考平面，则
EPAEP=-mgh
EP=mgh
问题2：质量m=0.5 kg的小球，从桌面上方高h1= 1.2 m的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2 = 0.8 m。计算小球在A点、B点的重力势能。(g取10 m/s2)
（1）以桌面为参考平面：EPA= mgh1= 6 J； EPB= -mgh2= -4 J
（2）以地面为参考平面：EPA= mg(h1 + h2)= 10 J； EPB= 0 J
6 J
-4 J
10 J
0 J
解：
重力势能具有相对性，那重力势能的变化量是否也与参考平面有关呢？
问题3：质量m=0.5 kg的小球，从桌面上方高h1= 1.2m的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2 = 0.8m。计算整个下落过程中，小球重力势能的变化量。 (g取10m/s2)
6 J
-4 J
10 J
0 J
减少10 J
减少10 J
重力势能的变化量与选取的参考平面无关。
问题4：质量m=0.5 kg的小球，从桌面上方高h1= 1.2m的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2 = 0.8m。计算整个下落过程中，小球重力所做功为多少？ (g取10m/s2)
6 J
-4 J
10 J
0 J
减少10 J
减少10 J
10 J
10 J
WG＝mgΔh ＝mg(h1+h2) =0.5×10×2 J=10 J
三、重力做功与重力势能变化的关系：
物体由高处运动到低处：
重力做负功，重力势能增大。
WG > 0， EP初>EP末
重力做正功，重力势能减小
物体由低处运动到高处：
WG < 0， EP初< EP末
WG＝ EP初－EP末
WG＝mgh1－mgh2
不会
如果有空气阻力存在，结论是否会发生变化？
例：如图所示，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，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） WG＝ －mgh，所以足球的重力势能增加了mgh；
（2） WG＝ mgh，所以足球的重力势能减少了mgh。
（1）物体受竖直向上的拉力作用，向上做匀加速直线运动，拉力做的功是1J，物体重力势能的增加量不是1J。
（2）物体受竖直向上的拉力作用，向上做匀速直线运动，拉力做的功是1J，物体重力势能的增加量不是1J。
（3）物体运动，重力做的功是-1J，物体重力势能的增加量不是1J。
（4）没有摩擦时物体由A 沿直线运动到B，重力做的功是-1J ；有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，重力做的功大于-1J。
例：请判断以下说法是否正确？
正确
错误
错误
错误

四、弹性势能（EP）
1. 定义：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。
资料
资料
资料
2. 弹簧弹性势能的影响因素：
（1）与形变量的大小有关：
对于同一根弹簧，形变量越大，弹性势能越大。
（2）与劲度系数有关：
不同的弹簧发生同样大小的形变，劲度系数越大，弹性势能越大。
资料
4. 弹簧的弹力做功与弹性势能变化的关系：
3. 弹簧处于原长处时，弹性势能为零。
弹簧的弹力做功引起弹簧的弹性势能发生变化。
弹力做了多少正功，弹性势能就减少多少；
弹力做了多少负功，弹性势能就增加多少。
分析：小球以初速度v0沿光滑平面运动，与固定弹簧接触后压缩弹簧,至最短处后又被反向弹回。
v0
v
（1）压缩弹簧过程中：
F
（2）弹簧恢复原长过程中：
v
F
弹力做负功，弹性势能增大。
弹力做正功，弹性势能减小。
势能
(位能)
重力势能
弹性势能
重力势能表达式：EP=mgh
（国际单位为焦耳）
重力势能是地球和物体所组成的系统所共有的
重力势能具有相对性，与参考平面的选取有关
重力势能的变化与参考平面的选取无关
重力做功的特点：与路径无关
WG＝ EP初－EP末
定义：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。
弹簧的弹性势能与弹簧形变量、劲度系数有关
弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
课后作业：
1. 分析教材82页第1题。
2. 查阅资料，了解人类利用重力势能、弹性势能的特点，开展了哪些生活、生产实践活动，为人类生活带来了便利。
打桩机
三峡大坝
蹦床
资料
资料
资料
谢 谢！