8.2 重力势能 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章 第二节 重力势能 情景引入 思考与讨论 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？应该从哪里入手去研究重力势能？ 物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。 高度变化 重力势能变化 重力做功 位置变高 重力势能变大 重力做负功 位置变低 重力做正功 重力势能变小 两者密切相关，认识重力势能能否从做功的角度进行研究？ 一、重力做的功 物体竖直下落 物体沿斜线运动 物体沿曲线运动 A Δh B h1 h2 θ L Δh h1 h2 A B h1 h2 Δh A B θ L 物体沿曲线运动 Δh1 Δh2 Δh3 A B Δh h1 h2 A △h 1 θ l 从A到B 微元法 放大 物体竖直下落 物体沿斜线运动 物体沿曲线运动 A Δh B h1 h2 θ L Δh h1 h2 A B h1 h2 Δh A B θ L 1.重力做功的特点： 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。即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。 2.表达式： h h2 h1 A B Q：分析表达式，请思考“”具有什么特殊意义？ 特殊意义在于： ①与重力做功密切相关 ②随高度的变化而变化． 恰与势能的基本特征一致 物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。 可见,重力做的功等于这个量的变化.在物理学中，是一个由特殊意义的物理量.就用这个物理量表示物体的重力势能。 二、重力势能 1.定义：物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积. 2.公式： 3.单位：焦（耳）J 4.重力势能是标量：只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示大小。 状态量 5.重力做功与重力势能变化的关系 △h h2 h1 A B ①物体由高处运动到低处时，重力做正功，物体重力势能减少；重力势能减少的数量等于重力做的功。 ②物体由低处运动到高处时，重力做负功，物体重力势能增加；重力势能增加的数量等于物体克服重力做的功。 三、重力势能的相对性 h h h A h h h A h h h A B B B 重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面． 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）。 参考平面（零势能面）的选取是任意的，通常选择地面作为参考平面。 1.如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m。关于小球的重力势能，请按要求填写下表。(g=10m/s2) 参考平面 在A点 在B点 下落过程重力做功 重力势能变化 桌面 地面 6 J 10 J ─4 J 0 10 J 10 J 减少10 J 减少10 J h1 h2 A B 选择不同的参考平面，物体的重力势能不同。 相对性 重力做功和重力势能的变化与参考平面的选择无关。 绝对性 课堂练习 那么重力势能是谁具有的呢? 重力势能应该是物体与地球组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。 重力势能的系统性 四、弹性势能 1.定义：发生弹性形变的物体的各部分之间由于有弹力的相互作用从而具有的势能叫作弹性势能。 Q:这几张图中的物体有什么共同点？ 思考与讨论 在弹性限度内，弹簧的弹性势能可能跟有什么关？ 弹性势能跟形变量的大小有关。同一根弹簧形变量越大，弹性势能越大。 弹性势能和劲度系数有关。不同弹簧发生同样的形变，劲度系数越大，弹性势能越大。 有定量的关系吗？ 思考与讨论 重力势能 重力做功 弹性势能 弹力做功 弹簧被拉伸 弹力做负功 弹性势能增加 弹簧恢复原长 弹力做正功 弹性势能减少 弹力做功是变力做功怎么求？ 微元法，图像法…… 2.弹性势能表达式： 说明： ①一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零，故没有负值 ②为弹簧的伸长量或压缩量 ③,具有相对性 ④弹形势能具有系统性。 3.弹力做功和弹性势能的变化关系： 弹簧弹力所做的功，等于弹性势能的减少量 表达式： 弹簧弹力做正功，弹性势能减少 弹簧弹力做负功，弹性势能增加 势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关。 重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的，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。 知识拓展： 若某力做功与路径无关，叫保守力，如重力，电场力，这种力存在势能。 若某力做功与路径有关，叫耗散力，如摩擦力，这种力没有势能。 势能： 2.如图，在一次“蹦极”运动中，人由高空跃下到最低点的整个过程中，下列说法正确的是( ) A.重力对人做正功 B.人的重力势能减小了 C.“蹦极”绳对人先做负功再做正功 D.“蹦极”