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

8.2 重力势能 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? 问题 物体一旦处在一定高度时,就具有了一定的能量。而当它从所处的高处落下时,这些能量就会以重力做功的方式释放出。 因此,我们要想知道重力势能的表达式应该研究一下重力做功。 WG=mgh=mg(h1-h2) =mgh1-mgh2 A h B h1 h2 G 物体沿斜线运动从 A 到 B重力做的功 WG=mgLcos θ =mgh =mg(h1-h2)=mgh1-mgh2 G A B h θ L h1 h2 物体竖直向下 从 A 到 B重力做的功 1、重力做功特点: 重力对物体做功与路径无关,只与它的起点和终点的位置有关。 2、重力做功 一、重力做的功: mgh的特殊意义在于它一方面与重力做功有关,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。在物理学中,“mgh”就用这个物理量表示物体的重力势能。 可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化. 重力对物体做功与路径有关,即对应于同样的起点和终点,重力对同一物体做的功,随着运动路径的不同而不同,我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗? 提示:如果重力对物体做功与路径有关,我们就不能把mgh叫做物体的重力势能。 思考与讨论 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 定义:物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。 (参考平面──零势能面) 2. 大小:Ep= mgh(h ─物体重心到零势能面的高度) 3. 单位:焦(耳)J 1 J = 1 kg•m•s-2•m = 1 N•m 4. 标量,状态量。 5. 重力势能的系统性:重力势能属于物体和地球组成的系统 。 二、重力势能 ①如果重力做正功,重力势能减少, WG >0, WG > Ep2 ; 重力对物体做的功等于重力势能的减少量 ②如果重力做负功,重力势能增加, WG<0, Ep1 < Ep2 ; 物体克服重力做的功等于重力势能的增加量 6.重力做功与重力势能的关系 提问:高度是什么? 想一想 问:一美女从三十楼的窗台上跳下来为什么会安然无恙? 答:向里跳到三十楼的地板上 高度具有相对性 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 9 思考:重力势能的正负表示什么意义?重力势能为零的物体是不是就没有重力势能? 对选定的参考平面而言,上方物体的高度是正值,重力势能也是正值;下方物体的高度是负值,重力势能也是负值。重力势能为负,表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。重力势能的正负表示大小,重力势能为零的物体并不是没有重力势能。 思考: 重力做功和重力势能变化与参考面的选择有关吗? h1 h2 A B 如图,质量m = 0.5kg的小球,从桌面上方高h1 = 1.2m的A点下落到地面上的B点,桌面离地面的高度h2 = 0.8m.请按要求填写下表.(g=10m/s²) 总结: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,重力做功和重力势能变化与参考面的选择无关。 参考面 小球在A处的重力势能 小球在B处的重力势能 整个过程中重力做功 整个过程中重力势能的变化 桌 面 地 面 6J - 4J 10J 减少10J 10J 0 10J 减少10J 4. 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。 2. 参考平面:选定某一个水平面,并把这个水平面的高度定为零,则物体在该平面上的重力势能为零。(又称零势面) 3. 对选定的参考平面而言:在参考平面上方的物体,高度是正值,重力势能也是正值;在参考平面下方的物体,高度是负值,重力势能也是负值。其正、负可以表示大小。 1. 由于高度具有相对性,所以重力势能也具有相对性。 三、重力势能的相对性 13 视频:蹦床 14 1、 定义:发生形变的物体,在恢复原状时能够对外做功,因而具有能量,这种能叫做弹性势能。 四、弹性势能 2、 决定因素:与形变程度有关,形变越厉害,弹性势能就越大;与弹簧的劲度系数有关,k越大,弹性势能就越大。 3、 弹簧弹性势能表达式: 中学阶段不作要求 思考:弹性势能的大小与哪些因素有关?(以弹簧为例) 对于同一根弹簧,伸长量L越长,弹性势能越大. 伸长量L相同,劲度系数k越大,弹性势能也越大. 17 一、重力做功的特点: 与路径无关,只与起点和终点的高度差有关 WG= mgh1-mgh2 二、重力势能:物体由于被举高而具有的能量。 表达式 Ep=mgh 三、重力做功与重力势能变化的关系 重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加 课堂小结 18 四、重力势能是相对的 ,正负表