重力势能课件-高一下学期物理人教版

第八章

机械能守恒定律人教版必修二8.2重力势能1、通过不同路径重力做功的分析，归纳出重力做功与路径无关的特点。2、理解重力势能的表达式。通过重力做功与重力势能变化的关系体会功能关系。3、知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。4、了解弹性势能的决定因素。一、学习目标1.重力做的功2.重力势能3.重力势能的相对性二、新知讲解目

录4.弹性势能二、新课引入水力发电站为什么要修建很高的大坝？质量那么小的鸡蛋从高处落下，为何有杀伤力？初中我们已经定性地学习了重力势能，物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。这一节我们来进一步定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？二、新课引入重力做的功PART1

质量为m的小球从离地面高为h1的A位置运动到离地高度为h2的B位置，求三种情况下重力做的功。（1）WG＝mgh=mgh1－mgh2（2）WG＝mglcosθ＝mgh＝mgh1－mgh2（3）WG＝mgΔh1＋mgΔh2＋

···＝mg(Δh1＋Δh2＋

···)＝mgh＝mgh1－mgh2一、不同路径下的重力做功三、新知讲解三种情形重力做的功均为WG＝mgh=mgh1－mgh2分析表明，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。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。重力做功特点

从上面的分析可知，只要起点和终点的位置不变，不论物体沿什么路径运动，重力做的功都相同。重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关。

看起来,物体所受的重力mg与它所处的位置的高度h的乘积

mgh一定具有特殊的意义。重力做功特点

mgh有什么特殊的意义？典型例题1重力势能PART21.概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。3.国际单位：焦耳(J)1kg·m/s2·m=1N·m=1J2.大小：Ep=mgh4.重力势能是标量，状态量。重力势能重力做功与重力势能的关系WG

=mgh1－mgh2重力做功WG(正、负）重力势能EP（增加、减少）重力做功和重力势能变化的关系

物体上升

物体下降正负减少增加重力做的功等于重力势能的减少物体克服重力做的功等于重力势能的增加

如图所示，水平桌面距地面的高度为0.8m，一物体(可看成质点)质量为2kg，放在桌面上方0.4m的支架上，则(g取10m/s2)：(1)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量；(2)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量。典型例题2【解析】（1）以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度为h1=0.4m，因而物体具有的重力势能为Ep1=mgh1=2×10×0.4J=8J物体落至地面时，物体的重力势能为Ep2=mgh2=2×10×(-0.8)J=-16JΔEp=Ep2-Ep1=-16J-8J=-24J因此物体在此过程中的重力势能减少量为24J。（2）以地面为参考平面，物体距参考平面的高度为h1'=(0.4+0.8)m=1.2m，因而物体具有的重力势能为Ep1'=mgh1'=2×10×1.2J=24J物体落至地面时，物体的重力势能为Ep2'=0，在此过程中，物体的重力势能减少量为|ΔEp'|=|Ep2'-Ep1'|=24J；典型例题2重力势能的相对性PART31.参考平面：人为选定的高度定为零水平面。说明：（1）在参考平面上，物体的重力势能为零(又称零势能面)。（2）重力势能具有相对性，计算时必须事先选定参考平面。（3）参考平面的选取是任意的，视问题处理方便为原则；

通常选择地面或最低点为参考平面。重力势能的相对性2.重力势能是标量，但有正负，且正负表示大小。（1）若物体在参考面，h=0故Ep=0（2）若物体在参考面上方，则h＞0为正值，Ep也是正值；（3）若物体在参考面下方，则h＜0为负值，Ep也是负值；重力势能的相对性物体重力势能与重力做功密切相关，而重力是地球与物体间的相互作用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，重力势能是物体与地球所组成的“系统”所共有的。平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。物体说：重力势能是我自己的！地球说：朋友这是咱们俩的！重力势能的系统性参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功下落过程小球重力势能变化量桌面地面

6J10J

-4J010J10J-10J-10Jh1h2AB选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同,对一个确定的过程，WG和△EP与参考平面的选择无关。△Ep的绝对性已知：m=0.5kg,h1=1.2m,h2=0.8m重力势能差值的绝对性典例2

如图所示，水平桌面距地面的高度为0.8m，一物体(可看成质点)质量为2kg，放在桌面上方0.4m的支架上，则(g取10m/s2)：(1)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量；(2)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量；典型例题3【解析】（1）以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度为h1=0.4m，因而物体具有的重力势能为Ep1=mgh1=2×10×0.4J=8J物体落至地面时，物体的重力势能为Ep2=mgh2=2×10×(-0.8)J=-16JΔEp=Ep2-Ep1=-16J-8J=-24J，因此物体在此过程中的重力势能减少量为24J（2）以地面为参考平面，物体距参考平面的高度为h1'=(0.4+0.8)m=1.2m，因而物体具有的重力势能为Ep1'=mgh1'=2×10×1.2J=24J物体落至地面时，物体的重力势能为Ep2'=0在此过程中，物体的重力势能减少量为|ΔEp'|=|Ep2'-Ep1'|=24J；典型例题3弹性势能PART4观察以下这几张图中的物体有什么共同点拉力器弓箭弦撑杆弹弓弦1.发生弹性形变的物体（弹簧）各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能。弹性势能的大小与形变量有关弹性势能的大小与劲度系数有关弹性势能lΔl1Δl2Δl3Δl5Δl4把弹簧从A到B的过程分成很多小段：Δl1、Δl2、Δl3…

F拉在各小段上，拉力做的功分别是：F1Δl1、F2Δl2、F3Δl3…拉力在全过程中所做的功为：W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…怎样计算这个求和公式在各个小段上，弹力可近似认为是不变的：F1、F2、F3…

求弹力做功F拉lΔl1Δl2Δl3Δl5Δl4F2F3F4F5F1拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积W拉＝

kl

212F拉

=kl求弹力做功因拉力F与形变量l成正比，故拉力的平均值为：平均拉力对这段位移做的功：F拉lF=kl求弹力做功弹簧弹性势能与弹力做功的关系WF弹＝EP1－EP2＝

-△EP弹力做的功初态的弹性势能末态的弹性势能关系：弹力做功是弹性势能变化的量度。(1)弹力做正功时，弹性势能减小。(2)弹力做负功时，弹性势能增大。(3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹＝－ΔEp。推导弹性势能的表达式可见弹簧的弹性势能表达式为：l为弹簧的形变量k为弹簧的劲度系数lΔl1Δl2Δl3Δl5Δl4F拉F弹WF拉＝

kl

212EP1=0，WF弹＝-WF拉=EP1－EP21、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。

ABD四、当堂训练2、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，外力做功60J，则说法正确的是：A、重力势能增加为10J；B、物体的重力势能一定增加了50J；C、物体的重力势能一定增加60J；D、重力做了50J的负功。BD3、关于重力势能的几种理解，正确的是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，因此重力势能具有相对性。C、如图，同一高度释放质量相同甲、乙两球，对同一参考面，刚释放时它们的重力势能的值一定相等。D、对同一参考面，两球在最低点时，甲球重力势能一定大于乙球。BCD甲乙4.如图所示，质量关系为m1>m2>m3的三个小球分别沿三条不同的轨道1、2、3由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、3是光滑的，轨道2是粗糙的，重力对小球做的功分别为W1、W2、W3，则下列判断正确的是A.W1>W2=W3

B.W1=W3>W2C.W1=W2=W3

D.W1>W2>W3【答案】D【解