2020物理新素养同步人教必修二课件： 第七章　机械能守恒定律 第4节

1、物理 必修必修人教版人教版 第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 第四节重力势能第四节重力势能 素养目标定位 知道重力做功与路径无关知道重力做功与路径无关 理解重力势能的定义及表达式，会用表达式进行计算理解重力势能的定义及表达式，会用表达式进行计算 知道重力势能的相对性知道重力势能的相对性 理解重力势能的变化和重力做功的关系理解重力势能的变化和重力做功的关系 素养思维脉络 1 1课前预习反馈课前预习反馈 2 2课内互动探究课内互动探究 3 3核心素养提升核心素养提升 4 4课内课堂达标课内课堂达标 5 5课后课时作业课后课时作业 课前预习反馈课前预习反馈 1特点 只跟物体运动的_和_的位置有关

2、，而跟 物体运动_无关。 物体下降时重力做_功；物体被举高时重力做 _功。 2表达式 WG_mg(h1h2)，其中h1、h2分别表示物体 _和_的高度。 知识点知识点 1重力做的功重力做的功 起点起点终点终点路径路径 正正负负 mgh起点起点终点终点 1特点 与物体相对地球的_有关。 2大小 物体的重力势能等于它所受_与所处_的 乘积。 3表达式 Ep_ 4单位 _，与功的单位相同。 知识点知识点 2重力势能重力势能 位置位置(或高度或高度) 重力重力 高度高度 mgh 焦耳焦耳(J) 1表达式 _ 2两种情况 (1)当物体从高处运动到低处时，重力做_，重力 势能_，即WG0，Ep1Ep2。

3、(2)当物体由低处运动到高处时，重力做_，重力 势能_，即WG0，Ep1Ep2 。 () (4)在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一 定不同。() (5)重力对物体做负功，高度增加，物体的重力势能一定增 加。() 辨析思考辨析思考 选一选 某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的 皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图 所示，则下列说法正确的是 () A从A到B的曲线轨道长度不知道，无法求出此过程中重 力做的功 B从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重 力做的功 C从A到B重力势能变化了mg(Hh) D从A到B重力做功mgH D 解析：重力做功与物体

4、的运动路径无关，只与初、末状态 物体的高度差有关。从A到B的高度差是H，故从A到B重 力做功mgH，重力势能减了mgH，D正确。 想一想 如图，幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩 滑梯，请思考以下问题： (1)小朋友滑落到地面上时的重力势能一定 为零吗？ (2)小朋友从最高点滑落到地面过程中重力 势能是增加还是减少？ 解析：解析：(1)若选地面为参考平面，则小朋友滑落到地面上时的重力势能就一若选地面为参考平面，则小朋友滑落到地面上时的重力势能就一 定为零；定为零； 若选其他高度为参考平面，则小朋友滑落到地面上时的重力势能就一若选其他高度为参考平面，则小朋友滑落到地面上时的重力势能就一 定不为零。定

5、不为零。 (2)根据重力势能的表达式知，小朋友沿滑梯下滑时，高度变低，重力势能根据重力势能的表达式知，小朋友沿滑梯下滑时，高度变低，重力势能 减少。减少。 课内互动探究课内互动探究 探究一对重力势能的理解探究一对重力势能的理解 如图所示是研究物体的重力势能与哪些因素 有关的实验示意图，从图中你能知道重力势 能与哪些因素有关吗？ 提示：重力势能跟物体的质量和高度有关系 ，物体的质量越大，高度越大，重力势能就 越大。 1 1重力势能的“四性” (1)系统性 重力是地球与物体相互吸引而产生的，如果没有地球对物 体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所以重力 势能是这个系统共同具有的，平时所说的“

6、物体”的重力 势能只是一种简化的说法。 (2)相对性：重力势能Epmgh与参考平面的选择有关，式 中的h是物体重心到参考平面的高度。重力势能是标量， 只有大小而无方向，但有正负之分。当物体在参考平面上 方时，Ep为正值；当物体在参考平面下方时，Ep为负值。 注意物体重力势能的正负是表示比零势能大，还是比零势 能小。 (3)参考平面选择的任意性：视处理问题的方便而定，一般 选择地面或物体运动时所达到的最低点为零势能面。 (4)重力势能变化的绝对性：物体从一个位置运动到另一个 位置的过程中，重力势能的变化与参考平面的选取无关， 它的变化量是绝对的。 2重力势能是标量 物体的重力势能为负值表示物体的

7、重力势能比在参考平面 上时具有的重力势能要少，这跟用正负表示温度高低是相 似的。 特别提醒：(1)Epmgh，h表示物体重心相对参考平面的 高度，物体在参考平面上方，h0，在参考平面下方， h0。 (2)某一过程重力势能的变化为EpEp2Ep1，它与参考 平面的选择无关。 下列关于重力势能的说法中正确的是() 重力势能是物体和地球共同具有的，而不是物体单独具 有的 在同一高度，将同一物体以v0向不同方向抛出，落地时 物体减少的重力势能一定相等 重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功 在地面上的物体，它的重力势能一定为零 AB CD A典例典例 1 解题指导：正确理解重力势能的概念是解题的关

8、键。 解析：重力势能是物体与地球共有的，同一物体的重力势 能，仅与物体所处的位置有关，重力势能的变化，仅与物 体位置的变化有关，而与路径无关。物体的重力势能是相 对于零势能参考平面而言的。重力势能为零的物体，也可 能具有动能而对物体做功。故正确答案为A。 对点训练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 变大了 D重力势能是标量，不可能有正、负值 解析：重力势能具有相对性，零势能面的选取不同，其数 值也不同，选项A错误；物体若在零势能面下方，

9、物体与 零势能面的距离越大，它的重力势能却越小，所以选项B 错误；重力势能为标量，其“”“”表示重力势能的 大小，5 J应小于3 J，选项C正确，D错误。 C 探究二重力做功与重力势能变化的关系探究二重力做功与重力势能变化的关系 如图所示，熟透的果实从离水面2 m处的树枝 上落下，后又在水中继续下降2 m，请思考： (1)果实在空中下落及在水中下落的过程重力 做功一样多吗？ (2)这两个过程果实重力势能的改变一样吗？ 2 提示：提示：(1)由由Wmgh知，这两个过程重力做功相同；知，这两个过程重力做功相同；(2)物体重力势能的变物体重力势能的变 化仅与重力做功有关，与有无其他力做功无关，因此这

10、两个过程苹果重力势能化仅与重力做功有关，与有无其他力做功无关，因此这两个过程苹果重力势能 的改变也相同。的改变也相同。 重力做功和重力势能间的区别与联系 概念概念 比较项目比较项目 重力做功重力做功重力势能重力势能 物理意义物理意义重力对物体所做的功重力对物体所做的功 由于物体与地球的相互作用，且由由于物体与地球的相互作用，且由 它们之间相对位置决定的能量它们之间相对位置决定的能量 表达式表达式WGGlmghEpmgh 影响大小影响大小 的因素的因素 重力重力G和初末位置的高度差和初末位置的高度差 h 重力重力mg和相对参考面的高度和相对参考面的高度h 概念概念 比较项目比较项目 重力做功重力

11、做功重力势能重力势能 特点特点 只与初末位置的高度差有只与初末位置的高度差有 关，与路径及参考平面的关，与路径及参考平面的 选择无关选择无关 与参考平面的选择有关，同一位置与参考平面的选择有关，同一位置 的物体，选择不同的参考平面会有的物体，选择不同的参考平面会有 不同的重力势能值不同的重力势能值 过程量过程量状态量状态量 联系联系 重力做功过程是重力势能变化的过程，重力做正功，重力势能重力做功过程是重力势能变化的过程，重力做正功，重力势能 减少；重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力减少；重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力 势能就改变多少。即：势能就改变多少。即：WG

12、Ep1Ep2 特别提醒：(1)重力做功是重力势能变化的原因，重力做的 功与重力势能的变化量为等值关系，两者均与参考面的选 择无关。 (2)重力势能的变化只取决于物体的重力所做功的情况，与 物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否 还有其他力做功等因素均无关。 (2019海南省文昌中学高一下 学期检测)如图所示，静止的小球沿不同的 轨道由同一位置滑到水平桌面上，轨道高 度为h，桌面距地面高为H，物体质量为m ，则以下说法正确的是( ) 典例典例 2 A小球沿竖直轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最少小球沿竖直轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最少 B小球沿曲线轨道下滑到桌面上的过程，重力做

13、功最多小球沿曲线轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最多 C以桌面为参考平面，小球的重力势能的减少量为以桌面为参考平面，小球的重力势能的减少量为mgh D以地面为参考平面，小球的重力势能的减少量为以地面为参考平面，小球的重力势能的减少量为mg(Hh) C 解题指导：(1)重力做功的多少不受其他力做功的影响，也 不受运动状态、路径等因素的影响。 (2)重力势能的变化只取决于重力所做的功，与参考面的选 取无关。 解析：静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面 上，由于高度差相同，所以重力做功相同，故A、B错误 ；重力势能的变化量与参考平面的选取无关，重力做的正 功等于重力势能的减少量，重力做功为m

14、gh，则重力势能 的减少量为mgh，故C正确，D错误。 对点训练2一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了 的苹果P，该苹果从树上A先落到地面C最后滚入沟底D。 A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示。以地面C为零 势能面，g取10 m/s2，则该苹果从A落下到D的过程中重 力势能的减少量和在D处的重力势能分别是() A15.6 J和9 J B9 J和9 J C15.6 J和9 J D15.6 J和15.6 J 解析：以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式得 D处的重力势能Epmgh0.310(3) J9 J。从A 落下到D的过程中重力势能的减少量Epmgh 0.310(2.23) J15.6 J，故选C。 C 核心素养提升核心素养提升 1建模背景：柔软链条(绳