人教版高一物理必修2第七章 7．4 重力势能课件（共30张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理必修2第七章 7．4 重力势能课件（共30张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 990.0KB | ||
| 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 | 2020-06-21 06:01:15 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
一个30克的鸡蛋
从4楼抛下就会让人起肿包；
从8楼抛下来就可以让人头皮破裂；
从18楼高甩下来就可以砸破人的骨头，从25楼抛下可使人当场死亡
7.4
重
力
势
能
学习目标
01
知道重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.
02
掌握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.
03
理解重力势能的相对性和系统性.
2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少１００人失踪。
雪崩
美国内华达州亚利桑那陨石坑。它是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。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。强烈的撞击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
由以上实例可以知道，物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所处的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。
重力势能
物体由于处在一定的高度而具有的能量是什么能量呢？这种能量的大小与哪些因素有关呢？
想一想
1、与高度有关。位置越高，重力势能越大。
2、与质量有关。质量越大，重力势能越大。
（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
?
?
?
结论：
做一做
那我们怎样来探究重力势能的表达式呢？
Δh
思考与讨论：如图，质量为m的小球从高为h1的初位置沿三种不同的路径运动到高为h2的末位置。请计算三种情况下重力做的功分别是多少？
W1=?
W2=?
W3=?
一、重力做功的特点
θ
L
h1
h2
Δh
……
△h1
△h2
△h3
△h4
A
A
A
B
B
B
竖直下落
沿斜线运动
沿曲线运动
W1=mgΔh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
W2=mgLcosθ
=mgΔh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
微元法
重力做功的特点：
重力做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。
WG
=mgh1-mgh2
表达式：
“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。
它与重力做功有关,又与重力势能的基本特征一致。
把物理量mgh叫做重力势能。
2、表达式：
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。
3、单位：
4、重力势能有无方向？
Ep
=
mgh
焦耳，符号为J
无方向，是标量。
二、重力势能
【例题1】如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则（
）
【典型题析】
A.沿轨道1滑下重力做的功多
B.沿轨道2滑下重力做的功多
C.沿轨道3滑下重力做的功多
D.沿三条轨道滑下重力做功一样多
D
A.沿坡度小的斜面运动时，物体克服重力做功多
B.
沿坡度大，粗糙程度大的斜面，运动时物体克服重力做功多
C.沿坡度小，粗糙程度大的斜面运动时，物体克服重力做功多
D.不管沿怎样的斜面运动物体克服重力做功相同，物体增加的重力势能也相同
沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面，将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是(
)
D
【变式训练】
三、重力做功和重力势能变化的关系
物体向下运动，重力做
功，重力势能
。
物体向上运动，重力做
功，重力势能
。
判一判：如上图，当物体向上或向下运动时，重力做什么功？重力势能如何变化？
正
减少
负
增加
①如果重力做正功，WG>0，则EP1>EP2，重力势能减少，重力对物体做的功等于重力势能的减少量。
②如果重力做负功，WG<0，则EP1，重力势能增加，物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
重力做功对应重力势能的改变，重力做了多少功就有多少重力势能发生改变。
重力做功的表达式为：
【例题2】关于重力势能,以下叙述正确的是
(
)
A.重力对物体做功越多,物体的重力势能减少越多
B.物体克服重力做功越多,物体的重力势能减少越多
C.重力对物体不做功,物体的重力势能一定为零
D.物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
AD
【典型题析】
【例题3】一个100g的球，从1.8米的高处落到一个水平板上，又弹回到1.25米的高度，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=10m/s2)（
）
BC
A.重力做功为1.8J
B.重力做了0.55J的功
C.物体的重力势能一定减少0.55J
D.物体的重力势能一定增加1.25J
【典型题析】
(多选)如图所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径:①有摩擦作用，②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它。比较这三种情况中重力做的功W1、W2、W3，重力势能的变化量ΔEP1、ΔEP2、ΔEP3的关系，以下正确的是（
）
C.ΔEP1=ΔEP2=ΔEP3
B.W1=W2=
W3
A.W1
W2
W3，
?
?
D.ΔEP1
ΔEP2
ΔEP3
?
?
③
A
②
①
B
BC
【变式训练】
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
阅读课本内容“重力势能的相对性”，思考并回答以下问题：
1、什么叫参考平面？在参考平面，物体的重力势能是多少?
2、通常情况下，如何选取参考平面？
3、对选定的参考平面而言，什么情况下重力势能为正值？什么情况下重力势能为负值？
三、重力势能的相对性
参考平面
1.参考平面：把所选高度的起点处的平面叫参考平面；将参考平面的重力势能取作零，参考平面也叫零势能面。
3.
正值：位于参考平面以上的物体的势能，Ep＞0
负值：位于参考平面以下的物体的势能，Ep＜0
2.参考平面的选取是任意的；通常选择地面作为参考平面.
练一练:
如图有一个质量2kg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)。
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
24J
h1
h2
A
B
－16J
40J
减少40J
40J
0J
40J
减少40J
比较、分析表格中的数据，有何特点？
重力势能是相对的，所选的零势能面不同，重力势能的值是不同的。但两点间的势能差是绝对的，只取决于两点间的高度差，与零势能面的选取无关。
?选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
?WG、△Ep与参考面的选取无关。
想一想：重力势能跟重力做功密切相关，
如果没有了重力，物体还有重力势能吗？
四、重力势能的系统性
没有！
温馨提示：
严格地说，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，平常所说的“物体”的重力势能，只是一种简化的说法。
学习小结
一、重力做功的特点：
与路径无关，只与起点和终点的高度差有关
二、重力势能：
地球上的物体具有的与它高度有关的能量。
三、重力做功与重力势能变化的关系
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
四、重力势能的特征：
相对性
系统性
作业布置：
1
课本P66页《问题与练习》第2题
2.
完成导学案
3.
预习《探究弹性势能的表达式》
1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：（
）
ABD
当堂检测
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。
A.物体的位置一旦确定，它的重力势能大小也随之确定
B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
C.一个物体重力势能从-5J变化到-3J，重力势能变小了
D.重力势能减小时，重力对物体做正功
2、关于重力势能的几种理解，正确的是
(
)
D
3、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则（
）
BC
A、重力做功为50J；
B、重力做功为-50J。
C、物体的重力势能一定增加了50J；
D、物体的重力势能一定减少50J；
4.一棵树上有一个质量为0.3kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A先落到地面C最后滚入沟底D点。A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示，以地面C为零势能面,g取10m/s2,则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是（
）
C
A.15.6J和9J
B.9J和-9J?
C.15.6J和-9J
D.15.6J和-15.6J
一个30克的鸡蛋
从4楼抛下就会让人起肿包；
从8楼抛下来就可以让人头皮破裂；
从18楼高甩下来就可以砸破人的骨头，从25楼抛下可使人当场死亡
7.4
重
力
势
能
学习目标
01
知道重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.
02
掌握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.
03
理解重力势能的相对性和系统性.
2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少１００人失踪。
雪崩
美国内华达州亚利桑那陨石坑。它是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。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。强烈的撞击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
由以上实例可以知道，物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所处的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。
重力势能
物体由于处在一定的高度而具有的能量是什么能量呢？这种能量的大小与哪些因素有关呢？
想一想
1、与高度有关。位置越高，重力势能越大。
2、与质量有关。质量越大，重力势能越大。
（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
?
?
?
结论：
做一做
那我们怎样来探究重力势能的表达式呢？
Δh
思考与讨论：如图，质量为m的小球从高为h1的初位置沿三种不同的路径运动到高为h2的末位置。请计算三种情况下重力做的功分别是多少？
W1=?
W2=?
W3=?
一、重力做功的特点
θ
L
h1
h2
Δh
……
△h1
△h2
△h3
△h4
A
A
A
B
B
B
竖直下落
沿斜线运动
沿曲线运动
W1=mgΔh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
W2=mgLcosθ
=mgΔh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
微元法
重力做功的特点：
重力做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。
WG
=mgh1-mgh2
表达式：
“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。
它与重力做功有关,又与重力势能的基本特征一致。
把物理量mgh叫做重力势能。
2、表达式：
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。
3、单位：
4、重力势能有无方向？
Ep
=
mgh
焦耳，符号为J
无方向，是标量。
二、重力势能
【例题1】如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则（
）
【典型题析】
A.沿轨道1滑下重力做的功多
B.沿轨道2滑下重力做的功多
C.沿轨道3滑下重力做的功多
D.沿三条轨道滑下重力做功一样多
D
A.沿坡度小的斜面运动时，物体克服重力做功多
B.
沿坡度大，粗糙程度大的斜面，运动时物体克服重力做功多
C.沿坡度小，粗糙程度大的斜面运动时，物体克服重力做功多
D.不管沿怎样的斜面运动物体克服重力做功相同，物体增加的重力势能也相同
沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面，将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是(
)
D
【变式训练】
三、重力做功和重力势能变化的关系
物体向下运动，重力做
功，重力势能
。
物体向上运动，重力做
功，重力势能
。
判一判：如上图，当物体向上或向下运动时，重力做什么功？重力势能如何变化？
正
减少
负
增加
①如果重力做正功，WG>0，则EP1>EP2，重力势能减少，重力对物体做的功等于重力势能的减少量。
②如果重力做负功，WG<0，则EP1
重力做功对应重力势能的改变，重力做了多少功就有多少重力势能发生改变。
重力做功的表达式为：
【例题2】关于重力势能,以下叙述正确的是
(
)
A.重力对物体做功越多,物体的重力势能减少越多
B.物体克服重力做功越多,物体的重力势能减少越多
C.重力对物体不做功,物体的重力势能一定为零
D.物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
AD
【典型题析】
【例题3】一个100g的球，从1.8米的高处落到一个水平板上，又弹回到1.25米的高度，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=10m/s2)（
）
BC
A.重力做功为1.8J
B.重力做了0.55J的功
C.物体的重力势能一定减少0.55J
D.物体的重力势能一定增加1.25J
【典型题析】
(多选)如图所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径:①有摩擦作用，②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它。比较这三种情况中重力做的功W1、W2、W3，重力势能的变化量ΔEP1、ΔEP2、ΔEP3的关系，以下正确的是（
）
C.ΔEP1=ΔEP2=ΔEP3
B.W1=W2=
W3
A.W1
W2
W3，
?
?
D.ΔEP1
ΔEP2
ΔEP3
?
?
③
A
②
①
B
BC
【变式训练】
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
阅读课本内容“重力势能的相对性”，思考并回答以下问题：
1、什么叫参考平面？在参考平面，物体的重力势能是多少?
2、通常情况下，如何选取参考平面？
3、对选定的参考平面而言，什么情况下重力势能为正值？什么情况下重力势能为负值？
三、重力势能的相对性
参考平面
1.参考平面：把所选高度的起点处的平面叫参考平面；将参考平面的重力势能取作零，参考平面也叫零势能面。
3.
正值：位于参考平面以上的物体的势能，Ep＞0
负值：位于参考平面以下的物体的势能，Ep＜0
2.参考平面的选取是任意的；通常选择地面作为参考平面.
练一练:
如图有一个质量2kg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)。
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
24J
h1
h2
A
B
－16J
40J
减少40J
40J
0J
40J
减少40J
比较、分析表格中的数据，有何特点？
重力势能是相对的，所选的零势能面不同，重力势能的值是不同的。但两点间的势能差是绝对的，只取决于两点间的高度差，与零势能面的选取无关。
?选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
?WG、△Ep与参考面的选取无关。
想一想：重力势能跟重力做功密切相关，
如果没有了重力，物体还有重力势能吗？
四、重力势能的系统性
没有！
温馨提示：
严格地说，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，平常所说的“物体”的重力势能，只是一种简化的说法。
学习小结
一、重力做功的特点：
与路径无关，只与起点和终点的高度差有关
二、重力势能：
地球上的物体具有的与它高度有关的能量。
三、重力做功与重力势能变化的关系
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
四、重力势能的特征：
相对性
系统性
作业布置：
1
课本P66页《问题与练习》第2题
2.
完成导学案
3.
预习《探究弹性势能的表达式》
1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：（
）
ABD
当堂检测
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。
A.物体的位置一旦确定，它的重力势能大小也随之确定
B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
C.一个物体重力势能从-5J变化到-3J，重力势能变小了
D.重力势能减小时，重力对物体做正功
2、关于重力势能的几种理解，正确的是
(
)
D
3、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则（
）
BC
A、重力做功为50J；
B、重力做功为-50J。
C、物体的重力势能一定增加了50J；
D、物体的重力势能一定减少50J；
4.一棵树上有一个质量为0.3kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A先落到地面C最后滚入沟底D点。A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示，以地面C为零势能面,g取10m/s2,则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是（
）
C
A.15.6J和9J
B.9J和-9J?
C.15.6J和-9J
D.15.6J和-15.6J