【公开课】重力势能+课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

2.重力势能必修

第二册第八章

机械能守恒定律新课导入想一想：这两张图在警示什么内容？为什么小小的东西也会对人造成伤害？重力势能及相关因素

2021年4月8日，舍某、马某在兵团第12师三坪农场某小区12楼居住，为图方便，将水壶、芦荟叶等物品多次从窗户抛出。其中，抛出的芦荟叶砸中路人刘某腿部。法院判决舍某有期徒刑七个月，缓刑一年，并处罚金人民币2000元。马某有期徒刑六个月，缓刑一年，并处罚金人民币1000元。新闻报道中的人被坠落的芦荟叶砸伤，为什么芦荟叶也会对人造成伤害？重力势能及相关因素由这些事例，结合初中所学知识，说说重力势能的大小与什么因素有关？高处的物体具有重力势能。物体的质量越大，位置越高。它具有的重力势能就越大。倡导文明行为拒绝高空抛物共建和谐社会。随堂演练下列关于物体具有的重力势能的说法,正确的是()A.重力大的物体,重力势能一定大B.惯性大的物体,重力势能一定大C.海拔越高的物体,重力势能一定大D.静止的物体也可能有重力势能D重力做功的特点和重力势能表达式

我们已经对重力势能进行了定性分析，接着我们要试着对重力势能进行定量表达，探究重力势能的表达式。重力做功的特点和重力势能表达式

根据“重力势能与物体的质量及位置有关”，请你猜想一下重力势能的表达式。重力做功的特点和重力势能表达式

在刚刚过去的北京冬奥会上，我国运动员奋勇拼搏。

其中最引人注目的当属运动员谷爱凌，取得了两金一银的优秀成绩。重力做功的特点和重力势能表达式观察并思考

运动员谷爱凌上升和下降过程中重力做什么功？重力势能怎样变化？它们之间有关系吗？重力做功的特点和重力势能表达式要定量确定重力势能的表达式应该从何角度入手？运动员下降时，高度

：重力做，重力势能。运动员上升时，高度：重力做，重力势能。

因重力势能与重力做功密切相关，确定重力势能表达式，应对重力做功进行研究。降低正功减少增高负功增加重力做功的特点和重力势能表达式（1）设一个质量为m的物体，从与地面高度为h1的位置A，竖直向下运动到高度为h2的位置B，求这个过程中重力做的功。（2）如图所示，质量为m的物体从上向下运动，沿着一个斜面向下运动到B，再水平运动到B，高度由h1降为h2。求这个过程中重力做的功。重力做功的特点和重力势能表达式mgΔhh1h2AB（1）设一个质量为m的物体，从与地面高度为h1的位置A，竖直向下运动到高度为h2的位置B，求这个过程中重力做的功。WG

＝mgΔh＝mgh1

－mgh2重力做功的特点和重力势能表达式（2）如图所示，质量为m的物体从上向下运动，沿着一个斜面向下运动到B′，再水平运动到B，高度由h1降为h2。求这个过程中重力做的功。h2Δhh1BB′θAmg物体沿斜面运动距离是L，在这一过程中重力做的功是：WG＝（mgcosθ）L＝mgΔh＝mgh1－mgh2从B′沿水平方向运动到B的过程中，重力不做功。即这个过程中重力做的功：WG＝mgΔh=mgh1－mgh2重力做功的特点和重力势能表达式

上面情况中，尽管物体运动的路径不同，但高度的变化是一样的，而且重力做的功也是一样的。数据都是mgh。上述两种情况，重力做功有什么特点，数据都等于什么？重力做功的特点和重力势能表达式1、重力做功的特点物体运动时，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。※重力做功重力做功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积mgh1

与跟终点高度的乘积mgh2

两者之差。h1，h2分别代表始、末两个位置的高度。重力做功的特点和重力势能表达式

为什么说物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的乘积mgh是一个具有特殊意义的物理量？应该用什么来定义它？如何表示？mgh的特殊意义在于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。因此，我们把mgh叫做重力势能，常用Ep表示。重力做功的特点和重力势能表达式2、重力势能1.定义：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。2.决定重力势能大小的相关因素：物体的重力势能的大小跟物体的质量和所在的高度有关3.大小:Eｐ=mgh;4.单位：焦耳（J）是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为J。1J＝1N·m重力做功的特点和重力势能表达式

因重力势能与重力做功密切相关，我们已经得到了重力势能表达式，接着我们继续来研究重力做功与重力势能的关系。重力做功的特点和重力势能表达式3、重力做功与重力势能变化的关系移动路径重力做功初状态重力势能末状态重力势能重力势能变化量A→Bmg△hmgh1mgh2mg(h2-h1)=-mg△hB→A-mg△hmgh2mgh1mg(h1-h2)=mg△h观察得到的数据，你发现了什么？重力做功的特点和重力势能表达式（2）重力做负功，重力势能增加，重力做了多少负功，重力势能就增加多少。WG<0，Ep1<Ep2，△Ep>0（3）重力做的功等于重力势能的减少量WG＝Ep1－Ep2=-△Ep（1）重力做正功，重力势能减少，重力做了多少正功，重力势能就减少多少。WG>0，Ep1>Ep2，△Ep<0做功与能量变化紧密相关功是能量转化的量度随堂演练如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则()A.沿轨道1滑下重力做的功多B.沿轨道2滑下重力做的功多C.沿轨道3滑下重力做的功多D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多D重力势能的相对性与系统性

三楼有一位同学站在窗台上擦窗户。一不小心从窗台掉下，她会受伤吗，为什么？思考：为什么会出现不同答案。重力势能的相对性与系统性

设楼层高3米，窗台高1米，该同学的质量为50kg，站在室外和室内的同学认为该同学初末状态的重力势能分别为多大？重力势能的变化量分别多大？（g取10m/s2）观察者位置初状态重力势能站在窗台上末状态重力势能落回三楼地面重力势能变化量站在室外3500J3000J-500J站在室内500J0J-500J通过分析数据，重力势能大小具有什么特性？重力势能的变化量是否也有这一特性？重力势能的相对性与系统性

安

全

第

一

通过分析数据，重力势能大小具有什么特性？重力势能的变化量是否也有这一特性？重力势能大小与参考平面的选择有关，具有相对性。重力势能的变化量与参考平面的选择无关，不具有相对性。重力势能的相对性与系统性书架中钟表的重力势能能否一定是正值？什么情况下是正值，什么情况下是负值？参考平面有什么特点，应该如何选择？重力势能的相对性与系统性由于高度具有相对性，所以重力势能也具有相对性。参考平面物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫作参考平面，物体的重力势能取为0。注意：零势能面可任意选择的，选择哪个平面为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面或较低的位置作为参考平面。重力势能的正负（1）在参考平面上方的物体，重力势能是正值；（2）在参考平面下方的物体，重力势能是负值。重力势能的相对性与系统性

我们常说某个物体具有重力势能，那么如果物体离开地球，物体还具有重力势能吗？为什么？重力势能的相对性与系统性物体的重力势能是物体单独具有的吗？重力势能具有系统性重力势能是物体与地球这个系统共有的，若没有地球，就无重力，也就没有重力势能。平常所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法。随堂演练下列说法正确的是(

)A.在水平地面以上某高度的物体重力势能一定为正值B.质量大的物体重力势能一定大C.不同的物体中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D弹性势能及相关因素

在我们学习了重力势能，生活中是否还有类似的能量存在呢？弹性势能及相关因素想一想：撑杆跳中的杆，拉长或压缩的弹簧和正在击球的网球拍是否具有能量？拉长或压缩的弹簧正在击球的网球拍撑竿跳高运动员手中弯曲的竿弹性势能及相关因素

物体由于发生弹性形变每个物体的各部分之间都有力的相互作用，这样的力叫做弹力。发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能。弹性势能及相关因素

在你了解了弹性势能的定义后，联系生活，通过思考，你能提出什么相关问题？弹性势能及相关因素联系生活中的现实情况，弹性势能大小与什么因素有关？3、弹性势能跟形变的大小有关系（1）在弹性限度内，弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关。被拉伸或压缩的长度越长，恢复原状过程中对外做的功就越多，弹簧的弹性势能就越大。（2）弹簧的弹性势能还跟弹簧的劲度系数有关。不同的弹簧发生同样大小的形变，劲度系数越大，弹簧恢复原状过程中对外做的功就越多，因而弹簧的弹性势能就越大。弹性势能及相关因素这种能量为什么也叫势能？

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的，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的。

势能是一种潜在能，可以理解为对应力潜在的做功的本领。我们以后还会学到其他形式的势能。随堂演练如图所示,将弹簧拉力器用力拉开的过程中,弹簧的弹力和弹性势能的变化情况是()A.弹力变大,弹性势能变小B.弹力变小,弹性势能变大C.弹力和弹性势能都变小D.弹力和弹性势能都变大D课堂小结课后作业１.志鸿优化设计P80页：随堂练习1-4题课后作业