重力势能课件-高一下学期物理沪科版（2020）必修第二册

7.4重力势能（1）美国内华达州亚利桑那陨石坑，落下时产生的能量相当于2000万千克的TNT，为什么会具有这么大的能量？想想我们以前学习的有关重力势能的知识：这种由于高度改变而变化的能量叫做重力势能。小球对泡沫板的撞击物体竖直下落从A到BAhBh1h2WG=mgh=mg(h1－h2)

=mgh1－mgh2

一、重力做功的特点如何物体沿斜线运动从A到CAChθLh1h2WG=mgLcosθ=mgh=mg(h1－h2)=mgh1－mgh2物体沿曲线运动从A到CΔh1Δh2Δh3AChA△h1θLW1=mglcosθ1=mg△h1W=W1+W2+W3+……W=mg△h1+mg△h2

+mg△h3

+……

=mg（△h1+△h2

+△h3

……)=mgh

=mgh1－mgh2如图7-29所示，y轴正方向竖直向上，水平地面处y=0。质量为m的物体沿任意路径1由A到B。位移为S。位移与所受重力之间的夹角为θ，A、B离开水平地面的数值高度分别为hA、hB(即A、B的y坐标)。由于地表附近重力可视为恒力，根据恒力做功的计算式，这一过程中重力对物体所做的功WG=mgscosθ

（1）由图示几何关系可得h=hA-hB=scosθ

（2）

h为A、B的高度差。将（2）式代入（1）式WG=mgh=mghA-mghB

（3）若物体沿着路径2返回A，这一过程的位移与S等大反向，与重力夹角为π-θ，则物体返回过程中重力做的功：WG‘=mgscos（π-θ)=-mgscosθ=-mgh

（4）想一下：如果物体沿路径1和路径2组成的闭合路径运动一周，则

WG‘+WG=0所以我们由上述推导过程可以得出重力做功的哪些特点？重力做功的特点1、物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。或者说沿任意闭合路径运动一周，重力做功为零。重力做的功等于“mgh”这个量的变化。在物理学中，“mgh”是一个有特殊意义的物理量：它一方面与重力做的功密切相关，另一方面它随着高度的增加而增加、随着质量的增加而增加，恰与前述重力势能的特征一致，就用这个物理量表示物体的重力势能。2.重力势能的表达式m—物体的质量，单位：千克（kg）EP—物体的重力势能，单位：焦（J）g—重力加速度，单位：米／秒2（m／s2）h—物体的高度，单位：米（m）即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。1.定义：物体由于被举高而使物体具有的能量叫重力势能。二、如何计算重力势能高度h是从初始位置到末位置的高度差。所以h具有相对性。计算重力势能之前需要先选定参考平面在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。参考平面的选取是任意的。势能是状态量、标量．+、–表示大小。注：1.重力势能的相对性高度是相对的，所以重力势能也是相对的重力势能的特点3.重力势能的绝对性：重力势能的变化量是绝对的，具有绝对性。我们所关心的往往不是物体具有多少重力势能，而是重力势能的变化量，虽然重力势能具有相对性，但重力势能的变化却是绝对的，与参考平面的选取无关．重力势能是地球与物体共同具有的，是由地球和地面上物体的相对位置决定的，即．没有地球，物体的重力势能就不存在2.重力势能的系统性：重力势能属于物体和地球组成的系统。三、重力做功与重力势能变化的关系1.重力做正功；WG>0,Ep1>Ep2，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功。2.克服重力做功（重力做负功）：WG<0,Ep1<Ep2，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。WG=Ep1–Ep2∆

Ep=Ep2–Ep1WG=-∆

Ep如图所示，树上与A等高的P处有一个质量m=0.3kg的苹果下落。苹果有可能被人用篮子在于B等高处接住，也可能落到地面C，还可能落到地面后滚入坑底D处。（g取10m/s2）（1）分别以A、C、E所在水平面为零势能面，求P处苹果的重力势能。（2）苹果由P分别落至C或落至D的过程中

，求重力所做的功以及重力势能的变化量。例题分析：计算重力势能的关键是根据不同零势能面正确得出P的相对高度。而计算重力做功和重力势能变化量则与零势能面的位置无关。解析：（1）以A所在的平面为零势能面，P的相对高度hA=0,则P处苹果的重力势能EPA=mghA=0以C处所在水平面为零势能面，P的相对高度hC=2.2m,则P处的苹果的重力势能EPC=mghC=0.3×10×2.2J=6.6J以E处所在水平面为零势能面，P的相对高度hE=-1.6m,则P处的苹果的重力势能EPE=mghE=0.3×10×(-1.6)J=-4.8J(2)苹果由P落至C处，高度降低∆hC=2.2m,则重力做正功WGC=mg∆hC=0.3×10×2.2J=6.6J重力势能变化量

∆EPC=-WGC=-6.6J苹果由P落至D处，高度降低∆hD=5.2m,则重力做正功WGD=mg∆hD=0.3×10×5.2J=15.6J重力势能变化量

∆EPD=-WGD=-15.6J课堂总结一、重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的高度差有关二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。三、重力做功与重力势能变化的关系：WG=mgh1－mgh2

重力做的功等于重力势能减少

重力做负功时，重力势能增加WG=mgΔh高度差Ep=mgh1.关于重力势能的几种理解，正确的是（）（多选）A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功B.相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题C.在同一高度将物体不论向何方向抛出，只要抛出时的初速度大小相同，则落地时减少的重力势能必相等D.放在地面的物体，它的重力势能一定等于零BC随堂练习人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)2、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量()A.都具有不同的数值

B.都具有相同的数值

C.前者具有相同的数值，后者具有不同的数值

D.前者具有不同的数值，后者具有相同的数值D人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)3.物体在运动过程中，克服重力做功50J，则()A．重力做功为50JB．物体的重力势能一定增加50JC．物体的重力势能一定减少50JD．重力做功为-50JBD人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)4.下列关于重力势能的说法，正确的是()A．重力势能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人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)5.质量是50kg的人沿着长L=150m、倾角为30°的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少？他克服重力所做的功是多少？他的重力势能增加了多少？（g取10m/s2）

解析：重力对他做的功为

WG=-mgLsin30°=－50×10×150×0.5J=－3.75×104J

他克服重力所做的功为3.75×104J

由WG=－ΔEp得：他的重力势能增加了3.75×104J30˚人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)人教版（2019）高中物理必修第二册课件8.2重力势能(共20张PPT)人教版（20