【高中物理】重力势能【大单元教学】2022-2023学年高一物理（人教版2019必修第二册）.pptx

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1、第2节 重力势能第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律 初中我们已经定性地学习了重力势能（物体由于被举高而具有的能量），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？重力势能的表达式是什么？新课导入新课导入思考：观察小球的运动情况并求出三种情况下小球重力做的思考：观察小球的运动情况并求出三种情况下小球重力做的功功？一、一、重力做功重力做功一、一、重力做功重力做功WG=mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2 物体物体竖直竖直下落下落 从从 A 到到 BWG=mgLcos =mgh =mg(h1h2)=mgh1

2、mgh2物体物体沿斜线沿斜线运动运动 从从A到到B物体物体沿曲线沿曲线运动运动 从从A A到到B Bh1h2h3ABhW1=mglcos1=mg h 1W=W1+W2+W3+W=mg h 1+mg h 2+mg h 3+=mg（h 1+h 2+h 3)=mgh=mgh1mgh2h1h2微元法微元法一、一、重力做功重力做功A1A2A3Ah 1l放大放大A1ABmg甲甲hABmg乙乙BA丙丙起起 点点终 点点=mg(h1h2)=mgh=mgh1mgh2以上三种类型总结以上三种类型总结：微元法微元法一、一、重力做功重力做功斜面是否光滑对计算“重力做的功”有影响吗？重力做功的特点：重力做功的特点：物体

3、运动时，重力对它做的功只跟它的物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点起点和和终点终点的位置有关，而的位置有关，而跟物体运动的跟物体运动的路径路径无关。无关。即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。表达式：表达式：WG mgh=mgh1mgh2hh2h1AB一、一、重力做功重力做功1.1.重力做功与路径无关；重力做功与路径无关；2.2.重力做功与物体是否受其它力无关；重力做功与物体是否受其它力无关；3.3.重力做功与物体运动性质无关；重力做功与物体运动性质无关；4.4.重力做功与物体运动状态无关。重力做功与物体运动状态无关。说明说明特殊意义在于：特殊意义在于：

4、（1 1）与重力做功密切相关）与重力做功密切相关（2 2）随高度的变化而变化）随高度的变化而变化分析表达式分析表达式 W WG G=mg=mgh=mghh=mgh1 1-mgh-mgh2 2，请思考请思考“mghmgh”具有什么特殊意义？具有什么特殊意义？可可见,重力做的功等于重力做的功等于mgh这个量的个量的变化化.在物理在物理学中，学中，mgh 是一个由特殊意是一个由特殊意义的的物理量物理量.就用就用这个个物理量表示物体的物理量表示物体的重力重力势能能。恰与势能的基恰与势能的基本特征一致本特征一致hh2h1AB思？1.1.定义定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。：物体由于被举高而具

5、有的能量叫重力势能。2.2.大小大小：物体的重力势能等于它所受物体的重力势能等于它所受重力重力与所处与所处高度高度的乘积。的乘积。3.单位单位：焦焦（耳）（耳）J 1 J=1 kgms-2m=1 Nm4.重力势能是标量重力势能是标量：只有大小没有方向，但有正、：只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示大小。负，其正、负表示大小。（h h 物体重心到零势能面的高度）物体重心到零势能面的高度）Ep=mgh新知讲解：新知讲解：二、重力势能二、重力势能重力做功与重力势能变化的关系：重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于重力势能变化量的重力做的功等于重力势能变化量的负值。负值。WG mgh1 m

6、gh2 EP1EP2 EP表达式：表达式：(2)物体物体由低处运动到高处时由低处运动到高处时，重力做负功重力做负功，WG0，则，则EP10，则，则EP1EP2,重力势能减少的数量等于重力做的功。重力势能减少的数量等于重力做的功。说明：说明：三、重力做功与重力势能变化的关系三、重力做功与重力势能变化的关系例2（P82 第2题）：质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。重力加速度为g。（1）足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？（2）足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球的重力势能减少了多少？mghmghmgh

7、mghmghmghmghmgh分析：EpmghGmg：由于地球对物体的吸引而产生的m：决定于物体 g：决定于地球h：反映了物体与地球间的相对位置关系提示：提示：严格地说，严格地说，重力势能是地球与物体所组成的重力势能是地球与物体所组成的“系统系统”所共有所共有的，的，平常所说的平常所说的“物体物体”的重力势能，只是一种简化的说法。的重力势能，只是一种简化的说法。Epmgh只适用于地球表面附近只适用于地球表面附近g g不变的情况，当不变的情况，当g g变化，变化，Epmgh就就不能用来计算重力势能不能用来计算重力势能。四、重力势能的系统性四、重力势能的系统性 由于高度由于高度h h是相对的，所以

8、重力势能也是相对的，计算重力势能之前是相对的，所以重力势能也是相对的，计算重力势能之前需要先选定需要先选定0 0势能参考平面。势能参考平面。参考平面（零势能面）的选取是任意的，通参考平面（零势能面）的选取是任意的，通常选择常选择地面作为参考平面。地面作为参考平面。Ep=mgh参考平面参考平面参考平面参考平面00hA 0 EpA 0hB 0EpB 0高度高度高度高度h h h h重力势能重力势能重力势能重力势能E E E EP P P P零势能面零势能面零势能面零势能面正负表示大小AABB五、重力势能的相对性五、重力势能的相对性 【例例题3】如如图，质量量 0.5 kg 的小球，从桌面以上的小球

9、，从桌面以上 h1=1.2 m 的的 A 点落到地面的点落到地面的 B 点，桌面高点，桌面高 h2=0.8 m。关于小球的重力。关于小球的重力势能，能，请按要求填写下表。按要求填写下表。(g=10 m/s2)参考参考平面平面在在A点点在在 B点点下落过程重下落过程重力做功力做功重力势能变化重力势能变化桌面桌面地面地面6 J10 J4 J010 J10 J减少减少10 J减少减少10 J h1h2AB选择不同的参考平面，物体的重力不同的参考平面，物体的重力势能不同。能不同。相相对性性重力做功和重力重力做功和重力势能的能的变化与参考平面的化与参考平面的选择无关。无关。绝对性性EEp p的绝对性的绝

10、对性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六、弹性势能六、弹性势能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六、弹性势能六、弹性势能3.弹性势能的变化与弹力做功的关系(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Ep。4.对弹性势能的理解 (1)系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变和发生弹力作用而具有的能量，因此弹性势能具有系统性。(2)相对性：弹性势能的大小与选定的零势能位置有关，对于弹

11、簧，一般规定弹簧原长处为其零势能的位置。六、弹性势能六、弹性势能势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关，与对应力做功路径无关。重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的，是物体和地球共有的。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。重力势能的重力势能的系统性系统性例题例题3如图所示，静止的小球沿不同的轨道如图所示，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，桌面距地面高为桌面距地面高为H，小球质量为，小球质量为m，则以下说，则以下说法正确的是（）法正确的是（）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

12、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以桌面为参考面，小球的重力势能的减少量为以桌面为参考面，小球的重力势能的减少量为mghD以地面为参考面，小球的重力势能的减少量为以地面为参考面，小球的重力势能的减少量为mg(H+h)c课堂训练课堂训练例题例题4起重机以起重机以 g/3的加速度将质量为的加速度将质量为m的物体匀减速地的物体匀减速地沿竖直方向提升高度沿竖直方向提升高度h，已知重力加速度为，已知重力加速度为g，空气阻力不，空气阻力不计，则（计，则（）A合外力对物体做功为合外力对物体做功为mgh/3B起重机对物体的拉力做功为起重机对物体的拉力做功为2mgh/3 C物体克服重力做功为物体克服重力做功为 mgh/3D物体的机械重力势能增加了物体的机械重力势能增加了 mghB D课堂训练课堂训练课堂小结说一说本节课你收获了什么作业完成本节巩固案检