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2节 重力势能 第八章 机械能守恒定律 学习目标 1、知道重力势能的表达式，知道重力做功与重力势能变化的关系，进一步深化功能联系的观点。 2、知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即具有相对性；知道重力势能的变化量与参考平面的选取无关。 3、知道重力势能是物体与地球共有的，即具有系统性。 4、知道弹性势能的概念及影响因素。 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？ 重力势能：物体由于被举高而具有的能。 3 一、重力做的功 当物体的高度发生变化时，重力做功，势能发生变化：物体下降时重力做正功，势能减小；物体被举高时重力做负功，势能增大。因此，重力势能与重力做功密切相关，认识重力势能不应脱离对重力做功的研究。 一、重力做的功 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，这个过程中重力做的功是 一、重力做的功 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′沿水平方向运动的B的过程中，重力不做功。 思考与讨论 斜面是否光滑对计算“重力做的功”有影响吗？ 因为重力做功只与重力的大小和在重力的方向上通过的距离（即高度）有关，与其他因素无关。 没有影响 一、重力做的功 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。 也就是说，只要起点和终点的位置不变，不论物体沿什么路径运动，重力所做的功都相同。 功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积mgh1与跟终点高度的乘积 mgh2 两者之差。 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。 二、重力势能 mgh的特殊意义在于它一方面与重力做的功密切相关， 另一方面它随着高度的增加而增加、随着质量的增加而增 加，恰与前述重力势能的特征一致。 因此，我们把 mgh 叫作物体的重力势能，常用Ep表示，即 二、重力势能 重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中都是焦耳，符号为J。 重力做的功与重力势能的关系可以写为 Ep1表示物体在初位置的重力势能，Ep2表示物体在末位置的重力势能。 二、重力势能 当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即 当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即 思考与讨论 若重力做的功与路径有关，即对应于同样的起点和终点，重力对同一物体所做的功，随物体运动路径的不同而不同，我们还能把 mgh 叫作物体的重力势能吗？为什么？ 不能。因为如果重力做的功与路径有关，物体从同样的起点沿不同的路径运动到同样的终点，重力做功不同，沿不同的路径有不同的量，不一定等于mgh1 – mgh2 ，所以就不能把mgh叫作物体的重力势能了。 拓展学习 物体沿曲面滑下时重力做的功 三、重力势能的相对性 1.参考平面： 物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫作参考平面。 对参考平面的理解： （1）在这个参考平面上，物体的重力势能取为零，参考平面又称零势能面。 （2）选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的，计算时必须选定参考平面，但这并不影响问题的研究。 （3）参考平面的选取是任意的，可视问题的方便而定。 （4）通常选择地面为参考平面。 三、重力势能的相对性 重力势能是标量，但有正负，且正负表示大小。 （1）若物体在参考平面，h=0，Ep=0。 （2）若物体在参考平面上方，h＞0，Ep＞0。 （3）若物体在参考平面下方，h＜0，Ep＜0。 2.重力势能的相对性 三、重力势能的相对性 如图所示，质量为0.5kg的小球，从A点下落到地面上的B点，h1为1.2m，桌面高h2为0.8m，g取10m/s2。 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与参考平面的选取无关。 3.重力势能的绝对性 所选择的参考平面 小球在A点重力势能 小球在B点重力势能 整个下落过程小球重力做的功 整个下落过程小球重力势能的变化量 桌面 地面 6J 10J -4J 0 10J 10J -10J -10J 三、重力势能的相对性 重力势能是地球与物体所组