8.2重力势能 课件—2020-2021学年人教版（2019）高中物理必修第二册25张PPT

重力势能
学习目标：
1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算
2.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
3.知道重力势能的系统性、相对性、变化的绝对性
4.理解弹性势能的概念，会分析决定弹性势能大小的相关因素
重力势能
1．重力做功
特点：只跟物体运动的初末位置有关，与物体运动的路径无关
物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功，也可以说成物体克服重力做功
表达式：WG＝mgh＝mg(h1－h2)，其中h表示物体起点和终点的高度差。h1、h2分别表示物体起点和终点的高度
重力势能
势能：相互作用的物体凭借其相对位置而具有的能量
2．重力势能：
定义：物体由于位于高处而具有的能量
系统性：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具有的
表达式：Ep＝mgh。其中h表示物体(重心)的高度
单位：焦耳，与功的单位相同
重力势能
2．重力势能：
重力做功与重力势能变化的关系：
①表达式：WG＝Ep1－Ep2
②重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加．
重力势能
3.重力势能的性质
(1)参考平面：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，物体的重力势能取作0。

(2)重力势能的相对性：选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的。对选定的参考平面，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小
重力势能
3.重力势能的性质
（3）重力势能变化的绝对性：物体在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
小结：计算物体的重力势能，必须首先选定零势能面。
重力势能是标量，其数值可正、可负、可为零。零势能面以下的重力势能均为负值，“＋”“－”号代表重力势能的大小，因此，比较大小时，一定要带着“＋”“－”号进行比较
重力势能
4.弹性势能
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而具有的势能
决定弹性势能大小的相关因素
弹性势能与弹簧的形变量l和劲度系数k有关，在弹簧的形变量l相同时，弹簧的劲度系数k越大，弹簧的弹性势能越大。在弹簧劲度系数k相同时，弹簧形变量越大，弹簧弹性势能越大
重力势能
5.势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关.重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的，弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的
重力势能
随堂练习
1.关于重力势能的说法正确的是(　　)
A．重力势能仅由重物本身的因素决定
B．重力势能有负值，因此说重力势能是矢量
C．重力做功才有重力势能，重力不做功，物体就不具有重力势能
D．重力做功引起重力势能变化
重力势能
随堂练习
1.D　重力势能与重物的重量、高度等有关，故A错误；重力势能是标量，其负值表示重力势能低于零势能面，故B错误；重力做功时重力势能发生改变，但不做功时物体也具有重力势能，故C错误；重力做功引起重力势能的变化，故D正确
重力势能
随堂练习
2.下列关于重力势能的说法正确的是(　　)
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，重力势能增加了
D．在地面上的物体具有的重力势能一定等于零
重力势能
随堂练习
2. C　物体的重力势能与参考平面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同，A错误；物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，距零势能面的距离越大，重力势能越小，B错误；重力势能中的正、负号表示大小，－5 J的重力势能小于－3 J的重力势能，C正确；只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，D错误
重力势能
随堂练习
3.如图所示，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h.若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是(　　)
A．mgh，减少mg(H－h)　　
B．mgh，增加mg(H＋h)
C．－mgh，增加mg(H－h)
D．－mgh，减少mg(H＋h)
重力势能
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3. D　以桌面为参考平面，落地时小球的重力势能为－mgh，初状态重力势能为mgH，即重力势能的变化ΔEp＝－mgh－mgH＝－mg(H＋h)，所以重力势能减少了mg(H＋h)，D正确
重力势能
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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(重力加速度为g)(　　)
A. B. C.mgh D.0
B 小球的高度差为h1－h2＝h，故WG＝mgh，B正确
重力势能
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5.一实心铁球和一实心木球质量相等，将它们放在同一水平面上，下列结论正确的是(　　)
A．铁球的重力势能大于木球的重力势能
B．铁球的重力势能等于木球的重力势能
C．铁球的重力势能小于木球的重力势能
D．上述三种情况都有可能
重力势能
随堂练习
5. C　由于铁球和木球的密度不同，所以质量相等的铁球和木球比较，木球的体积较大，放在同一水平地面上时，木球的重心高，因此木球的重力势能大于铁球的重力势能，选项C正确
重力势能
随堂练习
6.(多选)关于弹性势能，下列说法中正确的是(　　)
A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能
B．任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变
C．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能
D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关
重力势能
随堂练习
6. AB　发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫作弹性势能，所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变．物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，则物体就不具有弹性势能．弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧的劲度系数有关．故选A、B
重力势能
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7.关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是(　　)
A.当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B.当弹簧变短时，它的弹性势能一定减小
C.若选弹簧自然长度时的弹性势能为0，则其他长度的弹性势能均为正值
D.若选弹簧自然长度时的弹性势能为0，则伸长时弹性势能为正值，压缩时弹性势能为负值
重力势能
随堂练习
7. C 解析　如果弹簧原来处在压缩状态，当它变长且未恢复到原长前，它的弹性势能应该减小，当它变短时，它的弹性势能应该增大，在原长处它的弹性势能最小，A、B错；由于弹簧处于自然长度时的弹性势能最小，若选弹簧自然长度时的弹性势能为0，则其他长度时的弹性势能均为正值，C对，D错
重力势能
随堂练习
8.如图所示，轻弹簧下端系一重物，O点为其平衡位置(即重力和弹簧弹力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A点，弹力做功为W1，第二次把它拉到B点后再让其回到A点，弹力做功为W2，弹簧始终在弹性限度内，则这两次弹力做功的关系为(　　)
A.W1 C.W2＝2W1 D.W1＝W2
重力势能
8. D解析　弹力做功与路径无关，只与初、末位置有关，两次初、末位置相同，故W1＝W2，D正确
重力势能
随堂练习
9.(多选)图甲是玩家玩“蹦极”游戏的图片，玩家将一根长为AB的弹性绳子的一端系在身上，另一端固定在跳台，然后从跳台跳下，图乙是玩家到达最低点时的情况，其中AB为弹性绳子的原长，C点是弹力等于重力的位置，D点是玩家所到达的最低点，对于玩家离开跳台至最低点的过程中，下列说法正确的是(　　)
重力势能
随堂练习
A.重力对玩家一直做正功
B.玩家的重力势能一直减小
C.玩家通过B点之后，绳子具有弹性势能
D.从A到D，弹性绳子的弹性势能一直增加
9.ABC解析　整个过程中，重力一直做正功，玩家的重力势能一直减小；玩家从高空落下到弹性绳子达到原长过程中，弹性绳子不做功，此后弹性绳子一直做负功，弹性势能一直增加