8.2重力势能 —2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册课件

8.2重力势能 第八章 机械能守恒定律 www.xfwuli.com 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？ 情景引入 www.xfwuli.com 一、重力做的功 设一个质量为m的物体，从与地面高度h1的位置A，向下运动到高度为h2的位置B，求重力做了多少功？ 1、物体竖直下落从A到B 分析：重力的方向与位移方向相同，重力做正功，位移大小等于∆h=h1-h2。 WG=mg∆h=mgh1－mgh2 W=Flcosa 新课教学 www.xfwuli.com 一、重力做的功 设一个质量为m的物体，从与地面高度h1的位置A，向下运动到高度为h2的位置B，求重力做了多少功？ 2、物体沿斜面运动从A到 ，再水平运动到B 分析：重力的方向与位移方向夹角为θ且小于90度，重力做正功，在重力方向上的位移大小等于∆h=cosθl=h1-h2。 W=Flcos θ WG=mglcos θ=mg∆h=mgh1－mgh2 从 沿水平方向运动到B的过程中，重力不做功。 新课教学 www.xfwuli.com 一、重力做的功 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。 WG =mgh1-mgh2 重力做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。即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。 WG= mgΔh WG =mgh1-mgh2 mgh1跟初始位置h1有关 mgh2跟结束位置h2 又都是mgh的式子 “mgh”是一个具有特殊意义的物理量。 跟初中学习的重力势能的定性分析的情况核对一下，随着高度h增加，mgh也增加、随着重力mg增加，mgh也增加，恰与前述重力势能的特征一致。 新课教学 www.xfwuli.com 二 、重力势能 物体所受重力mg与所处高度h的乘积,用Ep表示 单位： 焦耳，符号为J 1J=1kg·m/s2·m=1N·m 1、重力势能: 重力势能是地球和物体所组成的系统所共有的。(通常在地球上分析某物体具有重力势能) 2、重力势能的系统性: 新课教学 www.xfwuli.com 二 、重力势能 3、重力做功与重力势能变化的关系 重力做功量度重力势能的变化，与其它力是否存在、是否做功无关 重力做功等于重力势能的减少量，即E初-E末 WG=EP1-EP2 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 新课教学 www.xfwuli.com 二 、重力势能 如果重力做的功与路径有关，即对应于同样的起点和终点，重力对同物体所做的功，随物体运动路径的不同而不同，我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗？为什么？ 解：因为重力做功对应着重力势能的改变。当重力功与路径有关时则h不能与重力的位移相对应，不能称为重力势能。 新课教学 www.xfwuli.com 二 、重力势能 物体沿曲面滑下时重力做的功 h1 h2 A B h 分析：用微元法，我们把整个路径分成许多很短的间隔， …… △h1 △h2 △h3 △h4 W=Flcos θ ∆ 由于每一段都很小，因而可近似看做一段倾斜的直线。 WG=mg∆h1+mg∆h2+mg∆h3+.... =mg(∆h1+∆h2+∆h3+...) =mgh =mgh1－mgh2 新课教学 www.xfwuli.com 二 、重力势能的相对性 为了比较势能的大小我们通常选一个参考面，处在参考面的物体的重力势能为0 ，参考面上方的物体的重力势能是正数，参考面下方的物体的重力势能是负数。 h h h A h h h A h h h A B B B EpB=-3mgh EpA=2mgh EpB=-2mgh EpA=0 EpA=-mgh EpB=0 1、参考面（0势能面）的选取是任意的。 3、选不同的参考面,物体的重力势能各不相同(相对）,但对重力势能的变化没有影响（绝对）。 2、通常选地面为参考面。 新课教学 www.xfwuli.com 1、定义：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。 三、弹性势能 2、性质： （1）相对性：弹簧