重力勢(shì)能課件-高一下學(xué)期物理人教版

第八章

機(jī)械能守恒定律人教版必修二8.2重力勢(shì)能1、通過不同路徑重力做功的分析，歸納出重力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)。2、理解重力勢(shì)能的表達(dá)式。通過重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系體會(huì)功能關(guān)系。3、知道重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)，即重力勢(shì)能具有相對(duì)性，但重力勢(shì)能的變化量與參考平面的選取無關(guān)。4、了解彈性勢(shì)能的決定因素。一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.重力做的功2.重力勢(shì)能3.重力勢(shì)能的相對(duì)性二、新知講解目

錄4.彈性勢(shì)能二、新課引入水力發(fā)電站為什么要修建很高的大壩？質(zhì)量那么小的雞蛋從高處落下，為何有殺傷力？初中我們已經(jīng)定性地學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能，物體的質(zhì)量越大、所處的位置越高，重力勢(shì)能就越大。這一節(jié)我們來進(jìn)一步定量地研究重力勢(shì)能。你認(rèn)為重力勢(shì)能的表達(dá)式應(yīng)該是怎樣的呢？二、新課引入重力做的功PART1

質(zhì)量為m的小球從離地面高為h1的A位置運(yùn)動(dòng)到離地高度為h2的B位置，求三種情況下重力做的功。（1）WG＝mgh=mgh1－mgh2（2）WG＝mglcosθ＝mgh＝mgh1－mgh2（3）WG＝mgΔh1＋mgΔh2＋

···＝mg(Δh1＋Δh2＋

···)＝mgh＝mgh1－mgh2一、不同路徑下的重力做功三、新知講解三種情形重力做的功均為WG＝mgh=mgh1－mgh2分析表明，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。功等于物體所受的重力跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差。重力做功特點(diǎn)

從上面的分析可知，只要起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置不變，不論物體沿什么路徑運(yùn)動(dòng)，重力做的功都相同。重力做功與路徑無關(guān),只跟始末位置的高度差有關(guān)。

看起來,物體所受的重力mg與它所處的位置的高度h的乘積

mgh一定具有特殊的意義。重力做功特點(diǎn)

mgh有什么特殊的意義？典型例題1重力勢(shì)能PART21.概念：物體由于被舉高而具有的能叫重力勢(shì)能。3.國際單位：焦耳(J)1kg·m/s2·m=1N·m=1J2.大?。篍p=mgh4.重力勢(shì)能是標(biāo)量，狀態(tài)量。重力勢(shì)能重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系WG

=mgh1－mgh2重力做功WG(正、負(fù)）重力勢(shì)能EP（增加、減少）重力做功和重力勢(shì)能變化的關(guān)系

物體上升

物體下降正負(fù)減少增加重力做的功等于重力勢(shì)能的減少物體克服重力做的功等于重力勢(shì)能的增加

如圖所示，水平桌面距地面的高度為0.8m，一物體(可看成質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量為2kg，放在桌面上方0.4m的支架上，則(g取10m/s2)：(1)以桌面為參考平面，計(jì)算物體具有的重力勢(shì)能，并計(jì)算物體由支架下落到地面過程中重力勢(shì)能的減少量；(2)以地面為參考平面，計(jì)算物體具有的重力勢(shì)能，并計(jì)算物體由支架下落到地面過程中重力勢(shì)能的減少量。典型例題2【解析】（1）以桌面為參考平面，物體距參考平面的高度為h1=0.4m，因而物體具有的重力勢(shì)能為Ep1=mgh1=2×10×0.4J=8J物體落至地面時(shí)，物體的重力勢(shì)能為Ep2=mgh2=2×10×(-0.8)J=-16JΔEp=Ep2-Ep1=-16J-8J=-24J因此物體在此過程中的重力勢(shì)能減少量為24J。（2）以地面為參考平面，物體距參考平面的高度為h1'=(0.4+0.8)m=1.2m，因而物體具有的重力勢(shì)能為Ep1'=mgh1'=2×10×1.2J=24J物體落至地面時(shí)，物體的重力勢(shì)能為Ep2'=0，在此過程中，物體的重力勢(shì)能減少量為|ΔEp'|=|Ep2'-Ep1'|=24J；典型例題2重力勢(shì)能的相對(duì)性PART31.參考平面：人為選定的高度定為零水平面。說明：（1）在參考平面上，物體的重力勢(shì)能為零(又稱零勢(shì)能面)。（2）重力勢(shì)能具有相對(duì)性，計(jì)算時(shí)必須事先選定參考平面。（3）參考平面的選取是任意的，視問題處理方便為原則；

通常選擇地面或最低點(diǎn)為參考平面。重力勢(shì)能的相對(duì)性2.重力勢(shì)能是標(biāo)量，但有正負(fù)，且正負(fù)表示大小。（1）若物體在參考面，h=0故Ep=0（2）若物體在參考面上方，則h＞0為正值，Ep也是正值；（3）若物體在參考面下方，則h＜0為負(fù)值，Ep也是負(fù)值；重力勢(shì)能的相對(duì)性物體重力勢(shì)能與重力做功密切相關(guān)，而重力是地球與物體間的相互作用力，若離開了地球或物體，就談不上重力，所以，重力勢(shì)能是物體與地球所組成的“系統(tǒng)”所共有的。平常只說物體具有的重力勢(shì)能，是一種簡化的說法。物體說：重力勢(shì)能是我自己的！地球說：朋友這是咱們倆的！重力勢(shì)能的系統(tǒng)性參考平面小球在A點(diǎn)重力勢(shì)能小球在B點(diǎn)重力勢(shì)能下落過程小球重力做功下落過程小球重力勢(shì)能變化量桌面地面

6J10J

-4J010J10J-10J-10Jh1h2AB選取不同的參考平面,物體的重力勢(shì)能的數(shù)值不同,對(duì)一個(gè)確定的過程，WG和△EP與參考平面的選擇無關(guān)?！鱁p的絕對(duì)性已知：m=0.5kg,h1=1.2m,h2=0.8m重力勢(shì)能差值的絕對(duì)性典例2

如圖所示，水平桌面距地面的高度為0.8m，一物體(可看成質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量為2kg，放在桌面上方0.4m的支架上，則(g取10m/s2)：(1)以桌面為參考平面，計(jì)算物體具有的重力勢(shì)能，并計(jì)算物體由支架下落到地面過程中重力勢(shì)能的減少量；(2)以地面為參考平面，計(jì)算物體具有的重力勢(shì)能，并計(jì)算物體由支架下落到地面過程中重力勢(shì)能的減少量；典型例題3【解析】（1）以桌面為參考平面，物體距參考平面的高度為h1=0.4m，因而物體具有的重力勢(shì)能為Ep1=mgh1=2×10×0.4J=8J物體落至地面時(shí)，物體的重力勢(shì)能為Ep2=mgh2=2×10×(-0.8)J=-16JΔEp=Ep2-Ep1=-16J-8J=-24J，因此物體在此過程中的重力勢(shì)能減少量為24J（2）以地面為參考平面，物體距參考平面的高度為h1'=(0.4+0.8)m=1.2m，因而物體具有的重力勢(shì)能為Ep1'=mgh1'=2×10×1.2J=24J物體落至地面時(shí)，物體的重力勢(shì)能為Ep2'=0在此過程中，物體的重力勢(shì)能減少量為|ΔEp'|=|Ep2'-Ep1'|=24J；典型例題3彈性勢(shì)能PART4觀察以下這幾張圖中的物體有什么共同點(diǎn)拉力器弓箭弦撐桿彈弓弦1.發(fā)生彈性形變的物體（彈簧）各部分之間，由于有彈力的相互作用而具有的勢(shì)能，叫做彈性勢(shì)能。彈性勢(shì)能的大小與形變量有關(guān)彈性勢(shì)能的大小與勁度系數(shù)有關(guān)彈性勢(shì)能lΔl1Δl2Δl3Δl5Δl4把彈簧從A到B的過程分成很多小段：Δl1、Δl2、Δl3…

F拉在各小段上，拉力做的功分別是：F1Δl1、F2Δl2、F3Δl3…拉力在全過程中所做的功為：W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…怎樣計(jì)算這個(gè)求和公式在各個(gè)小段上，彈力可近似認(rèn)為是不變的：F1、F2、F3…

求彈力做功F拉lΔl1Δl2Δl3Δl5Δl4F2F3F4F5F1拉力所做的功等于圖線與橫軸所圍的面積W拉＝

kl

212F拉

=kl求彈力做功因拉力F與形變量l成正比，故拉力的平均值為：平均拉力對(duì)這段位移做的功：F拉lF=kl求彈力做功彈簧彈性勢(shì)能與彈力做功的關(guān)系WF彈＝EP1－EP2＝

-△EP彈力做的功初態(tài)的彈性勢(shì)能末態(tài)的彈性勢(shì)能關(guān)系：彈力做功是彈性勢(shì)能變化的量度。(1)彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能減小。(2)彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能增大。(3)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系為W彈＝－ΔEp。推導(dǎo)彈性勢(shì)能的表達(dá)式可見彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為：l為彈簧的形變量k為彈簧的勁度系數(shù)lΔl1Δl2Δl3Δl5Δl4F拉F彈WF拉＝

kl

212EP1=0，WF彈＝-WF拉=EP1－EP21、關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能，下列說法正確的是：A、當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少；B、物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加；C、地球上的物體的重力勢(shì)能都只有一個(gè)唯一確定的值；D、重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)。

ABD四、當(dāng)堂訓(xùn)練2、物體在運(yùn)動(dòng)過程中，克服重力做功為50J，外力做功60J，則說法正確的是：A、重力勢(shì)能增加為10J；B、物體的重力勢(shì)能一定增加了50J；C、物體的重力勢(shì)能一定增加60J；D、重力做了50J的負(fù)功。BD3、關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是A、重力勢(shì)能等于零的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功B、相對(duì)于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，因此重力勢(shì)能具有相對(duì)性。C、如圖，同一高度釋放質(zhì)量相同甲、乙兩球，對(duì)同一參考面，剛釋放時(shí)它們的重力勢(shì)能的值一定相等。D、對(duì)同一參考面，兩球在最低點(diǎn)時(shí)，甲球重力勢(shì)能一定大于乙球。BCD甲乙4.如圖所示，質(zhì)量關(guān)系為m1>m2>m3的三個(gè)小球分別沿三條不同的軌道1、2、3由離地高h(yuǎn)的A點(diǎn)滑到同一水平面上，軌道1、3是光滑的，軌道2是粗糙的，重力對(duì)小球做的功分別為W1、W2、W3，則下列判斷正確的是A.W1>W2=W3

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

D.W1>W2>W3【答案】D【解