8.2重力势能 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章 机械能守恒定律 第二节 重力势能 课堂引入 雪 崩 当山坡积雪内部的内聚力抗拒不了它所受到的重力拉引时，便向下滑动，引起大量雪体崩塌的自然现象叫雪崩。 雪崩对登山者、当地居民和旅游者是一种很严重的威胁。 课堂引入 这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的流星撞击地面的结果。这颗铁质流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克TNT，据说，坑中可以安放下20个足球场。 美国内华达州亚利桑那陨石坑 课堂引入 水力发电站为什么要修那么高的大坝？ 这是因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所处的的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。 课堂引入 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？ 课堂引入 2.一个7.5kg的铅球从离手10cm落下和从离手1m处落下，你会 有什么感受? 猜想:重力势能的大小可能与哪些因素有关呢? 物体的重量G 1.在天花板上, 用细线悬挂一个乒乓球,你会有何感觉？ 情景体验 高度不变，若用这根线悬挂的是7.5kg的铅球呢? 物体的高度h 情景1：物体竖直下落（ A 到 B） A h B h1 h2 WG=mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 一、重力做的功 A C h θ L h1 h2 WG=mgLcos θ =mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 情景2：物体沿斜线运动（ A 到 C） 情景3：物体沿曲线运动 （ A 到 C） A △h 1 θ l Δh1 Δh2 Δh3 A C h h1 h2 一、重力做的功 三种情形重力做的功均为 WG＝mgh=mgh1－mgh2 重力做功的特点 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。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。 重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关。 可见,物体所受的重力 mg与它所处的位置的高度h的乘积 mgh 一定具有特殊的意义。 二、重力势能 物理上把 mgh 就叫作物体的重力势能。 1.概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。 3.国际单位：焦耳(J) 1kg·m/s2·m=1N·m=1J 2.大小： 二、重力势能 Ep=mgh 4.重力势能是标量，状态量。 WG＝EP初－EP末 = －△Ep 1.当物体由高处向低处运动时：重力做正功，即WG＞０，EP初＞EP末 重力势能减小，且减少的重力势能等于重力做的正功。 2.当物体由低处向高处运动时：重力做负功，即WG＜０，EP初＜EP末 重力势能增大,且增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。 重力做功对应着重力势能的变化 WG＝mgh=mgh1－mgh2 三、重力做功和重力势能减少的关系 重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫 。 参考平面 1.参考平面： 人为选定的高度定为零水平面。 说明： （1）在参考平面上，物体的重力势能为零(又称零势能面)。 （2）重力势能具有相对性，计算时必须事先选定参考平面。 （3）参考平面的选取是任意的，视问题处理方便为原则； 通常选择地面或最低点为参考平面。 四、重力势能的相对性 2.重力势能是标量，但有正负，且正负表示大小。 （1）若物体在参考面，h=0故Ep=0 （2）若物体在参考面上方，则h＞0为正值，Ep也是正值； （3）若物体在参考面下方，则h＜0为负值，Ep也是负值； 四、重力势能的相对性 h Ep是我的，因为重力势能和我的重力、高度有关。 重力势能也有我的贡献，没有我，你就没有了重力，重力也不会对你做功，Ep是我们共有的 平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。 系统性！ 重力势能归属权之争： 物体和地球共同拥有 物体重力势能与重力做功密切相关，而重力是地球与物体间的相互作用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，重力势能是物体与地球所组成的“系统”所共有的。平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。 五、重力势能的系统性 物体说：重力势能是我自己的！ 地球说：朋友这是咱们俩的！ 如果没有地球对物体的吸引，就不会有重力做功，也就不存在重力势能，所以重力势能是属于系统的。 g为地球的重力场强度， h为物体和地球的相对位置关系。 【例如】 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地 面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s2) h1 h2 A