第2节 重力势能-2022-2023学年高一物理轻松备课课件（人教版2019必修第二册）

第2节 重力势能 美国内华达州亚利桑那 陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50m的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约500 t、速度达到20km/s，爆炸力相当于20000 t梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245m、平均深度达180m的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。 第2节 重力势能 当一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量 由于重力做功使得从高空掉下来的物体具有巨大能量。 我们把这种由于被举高而具有的能量叫重力势能 第2节 重力势能 确定前先要选取参考平面。 第2节 重力势能 一、重力势能 物体由于被举高而具有的能量 1. 定义： 2. 表达式： Ep= mgh 4. 标矢性： 3. 单位： 标量 焦耳 J 注意: ①Ep是个相对值， h1=0.4m h2=0.4m A B EpA= EpB= 参考平面 m=1kg 4J -4J 参考平面 EpA= 8J EpB= 0J ②Ep有正负，表示大小。 Ep减= EpA-EpB =8J Ep减= EpA-EpB =8J ③Ep为物体和地球共同拥有 ④Ep的变化量和参考平面无关 Ep的变化量与什么有关？ 2.只与初末位置的高度差有关。 二、重力做功 A B mg mg mg h WG2= s ө WG1= =mgh WG3= L β =mgh mgh mgscosө mgLcosβ 1.重力做功与路径无关。 一、重力势能 第2节 重力势能 三、重力做功与重力势能的关系 1.重力做正功， 重力势能减小。 2.重力做负功， 重力势能增加。 3.重力做的功等于 A B mg hA h hB WG= mgh =mg(hA-hB) =mghA-mghB =EPA-EPB 重力势能的减少量。 WG= EP初-EP末 = -ΔEP EPA EPB = EP减 例1：一实心的正方体铁块与一实心的正方体木块质量相等，将它们放在水平地面上，下列结论正确的是(以水平地面为零势能面)(　　) A.铁块的重力势能大于木块的重力势能 B.铁块的重力势能小于木块的重力势能 C.铁块的重力势能等于木块的重力势能 D.上述三种情况都有可能 B 例2：如图2所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h。如果工人将砖一块一块地叠放起来，那么人至少做功(　　) B 例3：如图6所示，有一质量为m、长为L的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，以斜面顶点为重力势能零点，求： (1)开始时和链条刚好从右侧面全部滑出斜面时重力势能各多大？ (2)此过程中重力做了多少功。 发生形变的竹竿能够对人做功 发生形变的弹簧对球做功 发生形变的物体能够对外做功 发生形变的物体具有能量 原长 F弹 第2节 重力势能 地球 G 相互作用的弹簧和小球间也存在着某种势能： 原长 相互作用的地球和物体之间存在重力势能 F弹 弹性势能 第2节 重力势能 发生弹性形变的物体拥有的一种势能 四、弹性势能 1.定义： 2.弹簧的弹性势能 ①相关因数： 劲度系数k 形变量x 原长 F弹 3.弹性势能与弹力做功的关系： 第2节 重力势能 ①弹力做负功， EP增加。 ②弹力做正功， EP减小。 ③弹力做的功， 等于EP的减小量 原长 F弹 W弹= EP初-EP末 =EP减 =-△EP 4.表达式： W手= △EP 3.弹性势能与弹力做功的关系： =F lcosa ? EP EP = WF F 弹簧弹性势能如何表达呢? =? F1、F2、F3 … 在各小段上,弹力可近似是不变的: 把弹簧做功的过程分成很多小段: l1, l2, l3… W弹＝F1 l1＋F2 l2＋F3l3＋… l1 l2 l3 积分 思想 = F x 0 1 2 kl .l 1 2 kl2 = 缓慢拉伸l kl 微分 思想 l kl 1 2 kx2 EP= 5.变力做功的求法 ①微元法 ②平均值法 ③图像法： 力-位移图像所围的面积为力所做的功： WF =F l = 0+kl 2 l = 2 1 k l2 F x 0 l kl 4.表达式： 3.弹性势能与弹力做功的关系： [精典示例] [例4] 通过探究得到弹性势能的表达式为Ep＝ kx2，式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长(或缩短)的长度。请利用弹性势能的表达式计算下列问题：放在地面上的物体上端系在劲度系数k＝400 N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图2所示。手拉绳子的另一端，当