8.2重力势能 课件 24张PPT

第八章 第2节 　重力势能
问题导入
初中我们已经定性地学习了重力势能，物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。
这一节我们来进一步定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？
知识梳理
一、重力做功
1．推导?
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一、重力做功?
2．表达式：WG＝mgh＝mg(h1－h2) (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相对零势能面的高度)。
3．特点：
(1)重力做功只跟物体运动的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关；
(2)物体下降时重力做正功，WG＝mgh；物体被举高时重力做负功，WG＝－mgh，也可以说成物体克服重力做功。
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二、重力势能
1．表达式：EP＝mgh (h表示物体相对零势能面的高度)。
2．单位：焦(耳)，符号：J 。
3．矢标性：重力势能是 标量 。
三、重力做功与重力势能的关系
1．关系式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp
2．说明：
(1)重力做正功，重力势能减小，即WG >0，ΔEp <0；
(2)重力做负功，重力势能增加，即WG <0，ΔEp >0；
四、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。(该平面常称为零势能面)
2．系统性：严格说来，重力势能是地球和物体所组成的系统所共有的。(通常在地球上分析某物体具有重力势能)
五、弹性势能
1．概念：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用而具有的势能。
2．决定弹性势能大小的相关因素(以弹簧为例)：弹性势能与弹簧的形变大小和劲度系数有关。
六、势能
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；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。
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判一判
(1)重力做功与物体沿直线或曲线有关． (×)
(2)物体只要运动，其重力一定做功． (×)
(3)同一物体在不同位置的重力势能分别为Ep1＝3 J，Ep2＝－10 J，则Ep1(4)物体由高处到低处，重力一定做正功，重力势能一定减少． (√)
(5)重力做功一定与路径无关，只与初、末位置的高度差有关． (√)
(6)弹簧的长度越长，弹性势能一定越大． (×)
重点突破
[例1]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，当它到达高的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为 (　　)
任务一：对重力做功、重力势能的理解
答案：A
[例2]如图所示，桌面距地面0.8 m，一物体质量为2 kg，放在距桌面0.4 m的支架上(g＝10 m/s2)．以地面为参考平面，计算物体在支架上时具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？
[变式训练1-2] 例2中若以桌面为参考平面，物体在支架上时具有的重力势能为多少？物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？
总结反思
(1)重力势能
Ep＝mgh (h表示相对零参考平面的高度。h有正负，在零参考面上为h，在零参考面下为－h。)
重力势能Ep的正负取决于h的正负
(2)重力做功
WG＝mgΔh＝mgh (h表示物体移动的竖直高度，无正负。)
重力做功WG正负取决于竖直位移与重力方向的夹角α，
物体上升时与重力反向，重力阻碍运动做负功；
物体下降时，重力促进运动，做正功
[例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)
任务二：重力做功与重力势能的关系
答案：D
[变式训练3-1] (多选)物体在运动过程中，克服重力做功100 J，则以下说法正确的是(　　)
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100 J
D．物体的重力势能一定增加100 J
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答案： B D
[例4](多选)如图所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，以下说法正确的是(　　)
A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比
B．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等
C．弹簧的弹力做正功，弹性势能增加
D．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加
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任务三：对弹性势能的理解
答案： B D
[变式训练4-1]如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中 (　)
A. 重力做正功，弹力不做功
B. 重力做正功，弹力做正功
C. 若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功
D. 若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功
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答案： C
巩固训练
1．下列说法中正确的是(　　)
A．地面上的物体重力势能一定为零
B．质量大的物体重力势能一定大
C．不同的物体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
答案： D
2．关于重力势能，下列说法中正确的是(　　)
A．有A、B两个物体，相对于同一参考平面，A物体所处的高度是B物体的2倍，则A物体的重力势能的数值一定是B物体的2倍
B．从同一高度将某一物体以相同的速度竖直上抛和平抛，从抛出到落地，物体重力势能的变化是相同的
C．有一物体从楼顶落到地面，如果受到空气阻力作用，那么物体重力势能的减少量小于物体自由下落时重力势能的减少量
D．重力做功多少，不仅与物体运动的高度有关，还与物体运动的路径有关
答案： B
3．一条长为l、质量为m的均质绳平放在水平地面上，现在缓慢地把绳子提起来．设提起前半段绳子时人做的功为W1，全部提起来时人做的功为W2，则W1?W2等于(　　)
A．1?1　　　　　　　　　　
B．1?2
C．1?3
D．1?4
答案： D
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