人教版（2019）高中物理必修第二册第八章第2节《重力势能》课件PPT

重力势能人教版（2019）第八章第1节学习目标CONTENTS030401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.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。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。了解弹性势能的决定因素。认识自然当山坡积雪内部的内聚力抗拒不了它所受到的重力拉引时，便向下滑动，引起大量雪体崩塌的自然现象叫雪崩。雪崩对登山者、当地居民和旅游者是一种很严重的威胁。陨石的冲击力这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的流星撞击地面的结果。这颗铁质流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克TNT，据说，坑中可以安放下20个足球场。功和功率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？问题感受重力势能物体的高度h2.一个7.5kg的铅球从离手10cm落下和从离手1m处落下，你会有什么感受?猜想:重力势能的大小可能与哪些因素有关呢?物体的重量G1.在天花板上, 用细线悬挂一个乒乓球,你会有何感觉？高度不变，若用这根线悬挂的是7.5kg的铅球呢?重力做功的特点设一个质量为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（图8.2-1甲），这个过程中重力做的功是重力做功的特点再看另一种情况。质量为m 的物体仍然从上向下运动，高度由h1 降为h2，但这次不是沿竖直方向，而是沿着一个斜面向下运动到B′，再水平运动到B，物体沿斜面运动的距离是l，在这一过程中重力做的功是：从B′沿水平方向运动到B的过程中，重力不做功。重力做功的特点上面两种情况中，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。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。看起来，物体所受的重力mg 与它所处位置的高度h 的乘积mgh，具有特殊的意义。重力势能定义：物体由于被举高而具有的能叫叫作物体的重力势能（gravitational potential energy），常用Ep表示，即国际单位：焦耳(J) 1kg·m/s2·m=1N·m=1J标矢性:重力势能是标量,只有大小,没有方向,但有正负之分,重力势能的正负只表示物体位于零势能面的上方或下方,不表示方向.h是指物体重心到参考平面的高度重力势能是由物体所处的位置状态决定的,是状态量。重力做功与重力势能的关系1、当物体由高处向低处运动时：重力做正功，即WG＞０EP初＞EP末 重力势能减小，且减少的重力势能等于重力做的正功。 WG＝mgh=mgh1－mgh2WG＝EP初－EP末 = －△Ep2.当物体由低处向高处运动时：重力做负功，即WG＜０，EP初＜EP末 重力势能增大,且增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。重力势能的相对性1.参考平面：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；重力势能的系统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。重力势能的绝对性 6J10J -4J010J10J-10J-10J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！课堂练习1. 图8.2-7中的几个斜面，它们的高度相同、倾角不同。让质量相同的物体沿斜面从顶端运动到底端。试根据功的定义计算沿不同斜面运动时重力做的功，它的大小与斜面的倾角是否有关？课堂练习2. 如图8.2-8，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？流体和匀质链条重力势能问题(1)求解流体的重力势能时,一定要分段处理或取其等效重心位置代入计算式.由于物体的重力势能等于物体的重力与物体的重心相对参考平面的高度的乘积,因此,确定物体的重力势能时,需分析物体的重心所在位置.当物体整体的重心位置发生变化或者不便确定时,可考虑用分段法确定各部分物体的重力势能,然后再确定物体整体的重力势能.(2)计算流体的重力势能变化时可将流体视为整体,找出其重心位置的变化或用等效的思想分析出部分流体转移时引起的重心变化,再结合公式计算.如图所示,可爱的毛毛虫外出觅食,缓慢经过一边长为L的等边三角形小土堆,已知其身长为3L,总质量为m,头部刚到达最高点,假设毛毛虫能一直贴着小土堆前行,求从其头部刚到达小土堆顶端到其头部刚到达小土堆底端时毛毛虫的重力势能变化量为（ ）答案：B例题讲解如图所示,质量为10kg、总长为2m的光滑匀质铁链,跨过一光滑的轻质定滑轮.开始时铁链的两底端相齐,当略有扰动时某—端开始下落.求:从铁链刚开始下落到铁链刚脱离滑轮这一过程中,重力对铁链做了多少功?重力势能如何变化? ( g取10 m/s2,不计滑轮大小)例题讲解 答案：B例题讲解