人教版（2019）高一物理必修第二册：第八章《机械能守恒定律》第2节 重力势能19张PPT

第八章 第二节 重力势能
陨石坑
辽宁岫岩县苏子沟镇古龙村的地貌是一个环形的大坑，该坑被确认为是我国境内第一个地外天体撞击构造形成陨石坑。 岫岩陨石坑形态呈碗状，属于简单坑，直径1800米，坑深约150米。
2020年3月8日，奥地利阿尔卑斯山区达赫施泰因山发生雪崩，5名旅行者不幸遇难。
雪崩
陨石和雪崩为何具有这么大的能量？
陨石和雪崩具有一个共同的特点，具有一定的高度。
凭借高度而具有的能量——重力势能
物体竖直上升和下降过程，重力分别做什么功？重力势能怎么变化？
物体竖直上升过程，重力做负功，重力势能增加；物体竖直下降过程，重力做正功，重力势能减小。
一、重力做的功
甲：WG=mgh=mg(h1-h2)
=mgh1－mgh2
乙：WG=mgLcos θ=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
丙：WG=mg?h1+mg?h2+mg?h3+....
=mg(?h1+?h2+?h3+...)
=mgh
=mgh1－mgh2
WG = mg(h1-h2) =mgh1-mgh2
上面三种情况中，尽管物体运动的路径不同，但高度的变化是一样的，而且重力做的功也是一样的。
重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，而跟物体运动的路径无关。即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。
二、重力势能
“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。
一方面与重力做功密切相关,另一方面恰与重力势能的基本特征一致。
把物理量mgh叫做重力势能。
二、重力势能
1、定义：
2、表达式：
3、单位：
4、系统性：
物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。
Ep=mgh 即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。
1 J=1 kg · m/s2 · m=1 N·m
重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独存在的。
重力做的功与重力势能的关系：WG=Ep1-Ep2=-ΔEp
质量为m的粉笔头竖直上抛，上升高度为h.分析其上升和下落过程中重力做功与重力势能的变化。
上升过程：重力做功-mgh,重力势能增加mgh
下降过程：重力做功mgh,重力势能减小mgh
如图，质量1kg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)
三、重力势能的相对性
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}参考平面
小球在A点的重力势能
小球在B点的重力势能
小球下落过程重力做功
小球下落过程重力势能的变化
桌面
地面
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}参考平面
小球在A点的重力势能
小球在B点的重力势能
小球下落过程重力做功
小球下落过程重力势能的变化
桌面
12J
-8J
20J
减少20J
地面
20J
0J
20J
减少20J
1、选择不同的参考平面，同一位置的重力势能数值相不相同？说明了什么？
重力势能的取值与参考平面的选取有关
2、重力势能的正负有什么含义？
重力势能是标量，“+”“-”只代表大小，不代表方向
3、重力做功与参考平面选取有没有关系？
WG与参考平面选取无关
4、重力势能的变化与参考平面的选取有没有关系？
ΔEp与参考平面选取无关
分析与思考
四、弹性势能
1、弹性势能：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的
相互作用而具有的势能。
2、位能：势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关。
实验：弹簧发射小球
①相同的弹簧，形变量不同，比较小球的运动距离
②不同的弹簧，形变量相同，比较小球的运动距离
结论：
弹性势能跟形变量和劲度系数有关，形变量越大，劲度系数越大，则弹性势能越大。
[例题1]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，重力势能减少了
D．重力势能的减少量等于重力对物体做的功
D
[例题2]如图所示，质量为m的小球，用长为的细绳悬挂起来．现在用一水平力F把小球向右拉，使细绳与竖直方向的夹角为，从拉起到偏转角的过程中，小球的重力势能增加了多少？
解：从拉起到偏转角的过程中，小球的重力势能增加了
一、重力做功：WG=mgh=mgh1-mgh2
二、重力势能
1、定义：
2、定义式：Ep=mgh
3、单位：J
4、重力势能具有系统性
5、重力势能的变化和重力做功的关系 Wp=Ep1-Ep2=-ΔEp
三、重力势能具有相对性
四、弹性势能
1、定义：
2、影响因素：形变量和劲度系数
课堂小结