第8章 第2节 重力势能（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第二册（人教版2019）

第2节　重力势能 核心素养导学 物理观念 (1)知道重力做功的特点。 (2)理解重力势能的表达式。 (3)了解弹性势能的概念及决定因素。 科学思维 (1)通过不同路径重力做功的分析，归纳出重力做功与路径无关的特点。 (2)通过重力做功与重力势能变化的关系，体会功能关系。 (3)知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。 科学态度与责任 熟练掌握具体应用中重力做功和重力势能的特点和计算方法。 一、重力做的功　重力势能 1．重力做的功 (1)功的大小：WG＝______。 (2)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_____，而跟物体运动的路径______。 2．重力势能 (1)大小：Ep＝______。 (2)单位：在国际单位制中，重力势能的单位是______，符号为___。 mgΔh 有关 无关 mgh 焦耳 J (3)重力做功与重力势能及其变化的关系WG＝__________＝－ΔEp。 即：重力做正功，重力势能______；重力做负功，重力势能_____。 (4)重力势能的相对性 ①物体的重力势能总是相对于某一________来说的，这个________叫作参考平面。在参考平面上，物体的重力势能取为0。 ②选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是______的。 ③对选定的参考平面而言，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值；重力势能的正负表示大小。 重力势能的大小与参考平面的选取有关，但重力势能的差值与参考平面的选取无关。　　 Ep1－Ep2 减少 增加 水平面 水平面 不同 二、弹性势能 1．弹性势能：发生______形变的物体的各部分之间，由于有______的相互作用而具有的势能。 2．影响弹性势能大小的因素 (1)弹簧的_______； (2)弹簧的_________。 3．势能：势能也叫______，与相互作用的物体的_____位置有关。 (1)重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的。 (2)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。 弹性 弹力 形变量 劲度系数 位能 相对 1．如图所示为张家界的百龙天梯，其垂直高度约为335米。游客可以 乘坐天梯由山顶到达山底，也可沿着山路从山顶步行到山底。 请对以下结论作出判断： (1)游客乘坐天梯由山顶到达山底过程中重力做功较多。 ( ) (2)游客沿着山路从山顶步行到山底过程中重力做功较多。 ( ) (3)游客乘坐天梯和沿着山路从山顶到山底过程中重力势能的减少量相同。( ) (4)如果选山顶为参考平面，游客由山顶到山底过程中，各位置处的重力势能为负值。 ( ) × × √ √ 2．如图所示，图甲为卷紧的发条，图乙为捏好的橡皮泥娃娃。 (1)图甲中卷紧的发条是否具有弹性势能？ (2)图乙中捏好的橡皮泥娃娃是否具有弹性势能？ 提示：(1)具有弹性势能。 (2)不具有弹性势能。 新知学习(一)|对重力势能的理解 [任务驱动] 如图所示，起重机把质量为m的楼板从水平地面上吊到高度为h的楼顶上。 (1)分别以地面、楼顶为参考平面，楼板在楼顶的重力势能等于多少？楼板从地面吊到楼顶的过程中，重力势能的变化是多少？ (2)从结果可以看出重力势能、重力势能的变化与参考平面有关吗？ 提示：(1)楼板的重力势能分别为mgh、0，重力势能的变化均为mgh。 (2)重力势能与参考平面有关，重力势能的变化与参考平面无关。 [重点释解] 1．重力势能的理解 状态量 重力势能是状态量，与物体所处的位置(或时刻)相对应 标矢性 重力势能是标量，只有大小，没有方向，但有正负。正值表示物体处于参考平面上方，负值表示物体处于参考平面下方 相对性 重力势能Ep＝mgh，高度h的相对性决定了重力势能具有相对性。重力势能的大小与参考平面的选取有关 系统性 重力是地球对物体吸引而产生的，所以重力势能是物体和地球这个系统共同具有的，平时所说的“物体的重力势能”只是一种简化的说法 2．重力势能变化量的绝对性 物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化量与参考平面的选取无关。 8 [针对训练] 1．下列关于重力势能的说法正确的是 (　 ) A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了 D．地面上的物体的重力势能一定等于零 解析：物体的重力势能与参考平面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同，A错误；物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，物