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

重力势能
2
2
若有人让你站在图中石头下面，你愿意吗？为什么？
重力势能是什么含义？
重力势能与什么因素有关？举例说明。
情境1：站在地面上的巨石旁边，会担忧砸到自己吗？
情境2：水力发电站储存高水位用于发电.
情境3:乒乓球和铁球悬挂在距头顶相同高度处，两次感受相同吗？
物体由于被举高,凭借其位置具有的能量称为重力势能。
重力势能与物体质量和位置有关.质量越大，所处的位置越高，物体重力势能越多.
问题：重力势能与质量、位置的定量关系如何？

问题1：物体下落，重力做什么功？重力势能是增加了还是减少了？
问题2：物体上升，重力做什么功？重力势能如何变化？
问题3：重力做功与重力势能变化量有关.能从重力做功分析重力势能吗？
v
物体下落
v
物体上升
一、重力做的功
A
B
h2
h
h1
甲
A
B
θ
l
乙
A
B
h2
h
h1
C
θ1
l1
l2
θ2
Δh1
Δh2
丙
A
B
丁
h2
h
h1
Δh3
Δh2
Δh1
A3
A2
A1
A
B
戊
An
Δhn
Ai
…
重力做功特点：
物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点位置有关，和物体运动路径无关.
重力做功mgh
h
WG=mgh1-mgh2
h1>h2，WG>0
物体下降，重力做正功
h1物体上升,重力做负功.
h2
h
h1
A
B
WG=mgh1-mgh2
重力做的功，可以表示为两项之差，两项形式相同.
1.mgh的单位是什么？
2.重力势能与质量和位置有关.
mgh符合重力势能特点吗？
3.重力势能表达式是怎样的?
h2
h
h1
A
B
二、重力势能
1. 物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积.
Ep=mgh
标量
单位：焦 1J=1N·m=1kg·m2·s-2
适用范围： 地面附近(远小于地球半径)
2. 重力做功与重力势能关系
WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2
=-（Ep2-Ep1）
=-ΔEp
ΔEp≡ Ep2-Ep1为重力势能的变化量(增加量)
重力做功等于重力势能的减少量.
WG= Ep1-Ep2=-ΔEp
思考与讨论：
质量m=1kg的木块静止在二楼.在二楼的赵明杰同学认为木块的重力势能为0.一楼的李浩然同学认为木块的重力势能是30J.楼层高为3m.
你如何评价两位同学的观点？
如何理解势能表达式mgh中的“h”?
三、重力势能的相对性
确定重力势能的数值，须先选择参考平面.参考平面的选择是任意的.
h是相对于参考平面的高度.h有正值和负值.
问题：重力势能变化量与参考平面的位置有关吗？为什么？
练一练 教材83页 第4题.
如图，质量为0.5kg的小球，从A点下落到地面的B点，h1=1.2m,h2=0.8m.g=10m/s2.
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}所选择的参考平面
小球在A点的重力势能
小球在B点的重力势能
整个下落过程重力做的功
整个下落过程重力势能变化量
桌面
6J
-4J
10J
-10J
地面
10J
0J
10J
-10J
h2
h1
三、重力势能的相对性
确定重力势能的数值，须先选择参考平面.参考平面的选择是任意的.
h是相对于参考平面的高度.h有正值和负值.
重力势能的变化量与参考平面无关，重力做功与参考平面有关.
课堂练习
质量m的小球(视为质点)被长L的轻质细线拴着从图示位置运动到最低点.重力加速度为g。求：
(1)重力对小球做的功；
(2)若阻力为 f，求重力做功.
(3)重力势能变化了多少？
60°
四、弹性势能
问题1：什么是弹性势能？杆、弹簧，橡皮条等物体何时具有弹性势能？
问题2：弹性势能与什么因素有关？你能举例说明吗？
探究弹簧弹性势能表达式
问题1：在外力作用下弹簧缓慢伸长.弹力与外力有何关系？外力如何变化？
问题2：外力做什么功？弹性势能如何变化？二者有何关系？
问题3：弹簧伸长x时，如何求外力做的功？
问题4：形变量为x时，弹性势能是多少?
F
一般规定弹簧处于原长时，弹性势能为零.形变量(压缩或伸长)为 x，弹性势能为
弹性势能为系统所共有.
弹簧弹性势能属于弹簧和相连的物体共有；跳水板的弹性势能属于跳板和运动员共有.
x
O
l
F
kx
课堂小结
1.重力做功只由初、末位置高度差决定，和轨迹无关.
2.重力势能Ep=mgh
3.重力做功等于重力势能的减少量.
W=Ep1-Ep2=-ΔEP
Ep=Ep2-Ep1是弹性势能变化量.
4.弹性势能：①含义 ②决定因素
作业
教材83页第1题、第2题
某同学用如下方法分析弹性势能表达式。
分析思路：弹簧弹性势能与形变量x与劲度系数k有关.k、x越大，弹性势能越多.弹性势能单位是焦(J)，kx的单位是牛(N)，kx·x=kx2的单位是焦(J).故弹性势能Ep ∝kx2。
如何评价该同学的分析？