4.4 势能（备课件）-【上好课】2021-2022学年高一物理同步备课系列（粤教版2019必修第二册）

第四章 机械能及其守恒定律 第四节 势能 粤教版（2019）高中物理必修第二册 耸立在峭壁上的石头落下时能在地面上砸出很深的坑 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 蓄能水电站水库中的水从高处被释放时能带动发动机发电 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 紧绷的弓弦能够把箭射出去 高处的石头、水和发生弹性形变的弓弦都具有潜在的能 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 一、重力做功 物体由于位于高处而具有的能量叫作重力势能，并且重力势能与物体的质量及所处高度有关。参考前面研究动能的思路，我们也从功和能的关系入手，研究高处的物体下落时重力所做的功。 【讨论·探究】 如图所示，一个质量为m的小球，从同一高度h处分别沿竖直方向下落、沿斜面下滑、沿水平方向抛出，最后落到同一水平面上。 思考：小球沿上述三条不同的路径运动，重力对小球所做的功相同吗？重力做功与物体运动的路径有关吗？ 【探究·总结】 小球沿上述三条不同的路径运动，重力对小球所做的功WG均为mgh，与小球运动的具体路径无关。下面我们对此进行理论分析。 如图所示，一个质量为m的物体，在重力的作用下，从高度为h1的位置A，沿任意路径运动到高度为h2的位置B。我们把整条路径分割成许多很短的小段，使得每一小段都可以近似地看成一条线段。设每一小段的位移大小为△s，则重力所做的功 △ 【探究·总结】 △ 式中△h=△scosα，是物体位移△s的高度差。物体通过整条路径时，重力所做的功等于重力在每一小段上所做的功的代数和。即在这一过程中，重力所做的功 重力做功只与运动物体的起点和终点的位置有关，而与运动物体所经过的路径无关。 【总结】 根据功和能的关系，式中的mgh是一个具有特定意义的物理量，这个量的变化与重力所做的功密切相关。我们把由物体所受的重力mg和所在位置的高度h决定的物理量mgh称为物体的重力势能，常用EP来表示，即 上式表明，物体的重力势能等于它所受重力的大小与所处高度的乘积。 重力势能是标量，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，简称焦，符号是J。 物体的重力势能是由于物体受到地球重力的作用而产生的。因此，重力势能属于物体和地球组成的系统。 通过前面的理论推导，我们可以得到重力做功与重力势能的关系，即 其中表示物体在初位置的重力势能，表示物体在末位置的重力势能。 重力做正功时，