8.2 重力势能 课件-2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册27张PPT

8.2重力势能
雪崩
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。
陨石划过天空，放出耀眼的光芒，在地上留下巨大的陨石坑
这是因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所处的的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来
在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能．它的大小与哪些因素有关呢？
那么重力势能的大小如何定量表示呢?本节课我们就来学习这个问题．
一、重力做功
请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功
第一种情况
重力做的功：
WG＝mgh
第二种情况
重力做的功：
WG＝ mglcosθ ＝mgh
Δh1
Δh2
Δh3
A
C
h
A
△h 1
θ
m
L
7
第三种情况
重力做的功：
可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.在物理学中， “mgh”是一个由特殊意义的物理量.就用这个物理量表示物体的重力势能。
△h
h2
h1
A
B
物体从A落到B的过程中,重力做功
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关
二、重力势能 Ep
我们把物理量mgh叫做物体的重力势能．
物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积。
Ep=mgh
说明：重力势能是标量，重力势能是状态量
单位：焦耳，1 J=1 kg·m·s-2·m=1 N·m
三、重力做的功与重力势能变化的关系
重力势能和重力做功的表达式非常相似，它们之间的关系是什么呢 ？
WG=Ep1-Ep2
=-△Ep
①物体由高处运动到低处时，重力做正功，物体重力势能减少；重力势能减少的数量等于重力做的功。
②物体由低处运动到高处时，重力做负功，物体重力势能增加；重力势能增加的数量等于物体克服重力做的功。
WG=mgh1－mgh2
△h
h2
h1
A
B
重力做的功等于重力势能的减小量
求解1. 塔吊把一质量为 200 kg 的物体，从距地面高为 h1 = 8 m的高度匀速运到高为 h2 = 3 m 的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
若物体加速或减速下降呢？
重力势能减少了 10000 J
结论1：物体下降，重力做正功，重力势能减少；重力势能减少的数量等于重力做的功。
求解2. 塔吊把一质量为 200 kg 的物体，从距地面高为 h1 = 3 m的高度匀速运到高为 h2 = 8 m 的地方，重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？
物体克服重力做了 10000 J
重力势能增加了 10000 J
结论2：物体上升，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。
四、重力势能的相对性
高度h是相对于谁的呢？
重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面．
重力势能的正负表示大小
对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力势能也是正值；
下方物体的高度是负值，重力势能也是负值，重力势能为负。
表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。
重力势能：－3 J＞ － 5 J
例2. 如图，质量 0.5 kg 的小球，从桌面以上 h1 = 1.2 m 的 A 点落到地面的 B 点，桌面高 h2 = 0.8 m。关于小球的重力势能，请按要求填写下表。( g = 10 m/s2 )
参考平面
在A点
在 B点
下落过程重力做功
重力势能变化
桌面
地面
6 J
10 J
─4 J
0
10 J
10 J
减少10 J
减少10 J
h1
h2
A
B
选择不同的参考平面，物体的重力势能不同。
相对性
重力做功和重力势能的变化与参考平面的选择无关。
绝对性
那么重力势能是谁具有的呢?
重力势能应该是物体与地球组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。
五、弹性势能
拉长或压缩的弹簧、卷紧的发条、拉开的弓、正在击球的网球拍、撑竿跳高运动员手中弯曲的竿等等，这些物体都发生了弹性形变，每个物体的各部分之间都有弹力的相互作用。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，也具有势能，这种势能叫作弹性势能
弹簧弹性势能与形变量、劲度系数有关。
重力做功
弹力势能的变化
重力势能的变化
弹力做功
重力做正功，重力势能减小
重力做负功，重力势能增加
弹力做正功，弹性势能减小
弹力做负功，弹性势能增加
W弹= -△EP
WG= -△EP
1. 下面有关重力势能的说法中，正确的是（ ）
A. 举得越高的物体，具有的重力势能越大
B. 质量越大的物体，具有重力势能越大
C. 物体的重力势能不可能为零
D. 物体的重力势能可能小于零
D
2. 以下叙述中正确的是（ ）
A. 重力对物体做功越多，物体的重力势能越少
B. 物体克服重力做功越多，物体的重力势能越少
C. 重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零
D. 物体没克服重力做功，物体的重力势能不一定为零
D
3. 下列关于重力势能的说法，正确的是 ( )
A. 重力势能的变化，只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关
B. 重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关
C. 重力势能是矢量，当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少
D. 重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的
ABD
4. 一质量为 5 kg 的小球从 5 m 高处下落，碰撞地面后弹起，每次弹起的高度比下落的高度低 1 m ，则小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功？重力势能如何变化，变化多少？( g = 10m/s2 )

解: 小球下落高度为 5 m，则重力做功为
WG = mgh = 5 kg×10 m/s2×5 m = 250 J
小球下落过程中重力做正功，重力势能减少，
减少的重力势能等于重力做的功，为 250 J。
5. 质量为 m 的均匀链条长为 L，开始放在光滑的水平桌面上时，有 1/4 的长度悬在桌边缘，如图所示，松手后，链条滑离桌面，问：从开始到链条刚好滑离桌面过程中重力势能变化了多少？
减小15mgL/32
6、如图U形管，左端开口右端用盖子封闭，内装有密度为ρ的液体，左侧横截面积3S，右侧横截面积S，最初液面高度差为H。撤去盖子后，最终管内水静止。求重力势能的减少量。
3ρgsH/8
7．如图所示，质量分别为M 和m 的两物块用细绳通过光滑定滑轮连接，m放在倾角为θ的光滑斜面上，斜面固定不动，物块M 能沿杆AB无摩擦地下滑．已知M=10kg，m=1kg，θ=30°，A、O间的距离L=4m．
求：1、M从A点由静止开始下滑h=3m时，m的重力势
能增加多大？
2、M、m系统的总重力势能减少了多少？

1、5J
2、295J
8、 如图，物体A质量为m，B质量为2m，下面轻弹簧劲度系数为K1，上面轻弹簧劲度系数为K2，两个弹簧与物体A、B相连接置于水平桌面上静止。现将物体B缓慢上提，当下面的弹簧恰离开桌面时，物体A、B的重力势能增加各是多少？
A
B
A增加 3m2g2/k1
B增加 2mg(3mg/k1+3mg/k2)
=6m2g2(1/k1+1/k2)
人教版 必修第二册