《金榜课件》必修二 第七章 机械能守恒定律 第4节 重力势能（教学课件+素材）（3份打包）

4 重力势能 重锤为什么能把水泥桩打入泥土中？ 雪崩 为什么圣洁漂亮的雪一旦形成雪崩，就会有如此大的破坏力？ 水力发电站为什么要修那么高的大坝？ 1．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。（重点） 2．理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。（重点） 3．知道重力势能的相对性和系统性。（难点） 探究1：重力做的功与路径的关系 情形一：竖直下落 情形二：沿倾斜直线向下运动 情形三：沿任意路径向下运动 mg WG =mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 探究1：重力做的功与路径的关系 沿斜线从 A 到 C C θ WG=mglcosθ =mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 物体竖直下落从 A 到 B A h B h1 h2 h2 A h l h1 物体沿曲线运动从A到C W1=mglcosθ1 =mgΔh1 WG=W1+W2+W3+ …… WG=mgΔh1+ mg Δh2 + mgΔh3 +…… =mg（Δh1+ Δh2 + Δh3+ ……) =mgh =mgh1－mgh2 Δh1 Δh2 Δh3 A C h h1 h2 探究2：重力做的功与路径的关系 结论：(1)物体运动时，重力对它做的功跟物体运动的路径无关，只跟它的起点和终点的位置有关（或者说只与初、末位置的高度差有关）。 (2)计算式：WG =mgh =mgh1-mgh2 “mgh”是一个具有特殊意义的物理量。 【学以致用】 沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面 向上将同一物体拉到顶端，以下说法正确的是( ) A.沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多 B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C.沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多 D.上述几种情况重力做的功同样多 D 把mgh叫做物体的重力势能，EP=mgh 即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。 探究2：重力做的功与重力势能变化的关系 1.重力势能的概念 “mgh” 是一个具有特殊意义的物理量 “mgh”与重力做功有着密切的关系 “mgh”随着高度的变化而变化，与势能的基本特征一致 WG＝mgh1－mgh2 WG＝EP1－EP2 初态的重力势能 末态的重力势能 重力势能与重力做功的关系 重力势能EP=mgh （1）是标量 （2）单位：1J=1N·m 2.重力做的功与重力势能的关系式 探究二:重力做的功与重力势能变化的关系 求解1.塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=10m 的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多少功？物体 的重力势能如何变化？若物体加速或减速下降呢？ 结论1：物体下降，重力做正功，重力势能减少，WG=EP1-EP2＞0；重力势能减少的数量等于重力做的功。 分析：重力做功为： WG=mg(h1-h2)=14000J Ep1-Ep2=mgh1-gh2=14000J 重力势能减少了14000J 与运动状态没有关系 求解2.塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？ 分析：重力做功为： WG=mg(h1-h2)=－14000J 物体克服重力做了14000J的功 Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=－14000J 重力势能增加了14000J 结论2：物体上升，重力做负功，重力势能增加， WG=EP1-EP2＜0 ，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。 【学以致用】 1.物体在运动过程中克服重力做功为50J，则( ) A.重力做的功为50J B.物体的重力势能一定增加了50J C.物体的重力势能一定减少了50J D.重力做了50J的负功 BD 2．以下说法中，正确的是（ ） A．重力势能大的物体，离地面高度大 B．重力势能大的物体，质量不一定大 C．重力势能大的物体，速度不一定大 D．当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定 减少 BCD 1.重力势能总是相对参考平面（重力 势能为零）来说的，重力势能具有相对性。 参考平面的选取是任意的， 通常选择地面作为参考平面。 讨论：如图，一物体在A点的重力势能是1J，在B点的重力势能是0J，在C点的重力势能是－2J，则物体在哪一点的重力势能最大？ 2.势能的正负表示大小(比参考平面），是标量。 3.重力势能的系统性：重力势能属于物体和地球组成的系统所共有。 三、重力势能的相对性和系统性 A点 m B C h1 h2 A 例题：如右图小球质量1kg，从桌面（离地高h2 =1m）以上h1=2m的A点为下落到地面的B点，填表： 选择不同的参考