8.2.1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

第八章 机械能守恒定律 8.2.1 重力势能 人教版（2019） 授课人： 2022-2023学年高中物理同步备课必修第二册 1 导 探究重力做功的特点 物体竖直下落 A Δh B h1 h2 物体沿斜线运动 A B Δh θ L h1 h2 G 物体沿曲线运动 A B h1 h2 WG=mgΔh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 WG=mgLcos θ =mgΔh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 W1=mglcosθ1=mg △h 1 W=W1+W2+W3+ …… W=mg △h 1+ mg △h 2 + mg △h 3 +…… =mg （△h 1+ △h 2 + △h 3 ……) =mgΔh =mgh1－mgh2 思 Δh1 Δh2 Δh3 重力做功的特点： 物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。 表达式： WG ＝ mgΔh =mgh1－mgh2 Δh h2 h1 A B ★重力做功的特点是与运动的具体路径无关，只与初末状态物体的高度差有关，不论光滑还是粗糙路径，也不论是直线还是曲线运动，不论是否受到其他力的作用，只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同． 思 【例题】一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功? (g=9.8m/s2) 解: 小球下落高度为5m =5×9.8×5J =245J ＷＧ= mgΔh 检 【例题】如图所示，质量为 50 kg 的人沿着 L = 100 m、倾角为 30°的坡路匀速从坡顶跑到坡底，重力对他所做的功是多少？（ g 取 10 m/s2 ） 解：重力对物体做的功为 WG = mgΔh = 50×10×50 J = 25000 J 1. 定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。 2.公式：Ep=_______ （h ─物体重心到零势能面的高度） 3. 单位： 1 J = 1 kg•m•s-2•m = 1 N•m 4. 重力势能是标量：只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示大小。 5.重力势能是物体与地球系统共有的（系统性） 6.重力做的功与重力势能的关系：WG=____________ Ep1表示____________________，Ep2表示_________________，∆Ep= Ep2 Ep1 物体从高到低：重力做___功，重力势能________即：WG ____0，Ep1 ____ Ep2，∆Ep___0 物体从低到高：重力做___功，重力势能________即：WG ____0，Ep1 ____ Ep2，∆Ep___0 WG =∆Ep 议 重力势能 物体在运动过程中，克服重力做功50J，则( ) A．重力做功为50J B．物体的重力势能一定增加50J C．物体的重力势能一定减少50J D．重力做功为-50J BD 小试牛刀 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。 物体说：重力势能是我自己的！ 地球说：朋友这是咱们俩的！ 重力势能的相对性： （1）由于高度h是相对的，所以重力势能也是相对的，计算重力势能之前需要先选定0势能参考平面。 （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。若物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。 评 脑筋急转弯： 人从五楼窗台上跳下来，为何平安无事？ 向里跳到五楼的地板上。 算一算：若人的质量为50kg,五楼窗台距五楼地面的高度为1m，距楼外地面的高度为16m，g=10m/s2。则： 1、相对五楼地面，人的重力势能是多少？ 2、相对楼外地面，人的重力势能是多少? 500J 8000J 评 1.关于重力势能的几种理解，正确的是（ ） A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功 B.相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题 C.在同一高度将物体不论向何方向抛出，落地时减少的重力势能必相等 D.放在地面的物体，它的重力势能一定等于零 BC 检 2.下列关于重力势能的说法，正确的是( ) A．重力势能只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关 B．重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关 C．重力势能是矢量，当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少 D．重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的 ABD 3.关于重力势能的说法正确的是：( ) A. 重力势能只由重力决定 B. 重力势能不能有负值 C. 重力势能的大小是相对的 D. 物体在两位置上重力势能之差是绝对的 CD 检 4、如图所示，一物体从A点出发，分别沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的B、C、D三点。关于重力的做功情况，下列说法正确的是（　　） A．沿AB面滑下时，重力做功最多 B．沿AC面滑下时，重力做功最多 C．沿AD抛物线运动时，重力做功最多 D．三种情况下运动时，重力做的功相等 D 5、西双湖风景区内的十七孔桥（如图甲）是除水晶塔之外的又一标志性建筑，它不仅是南北两湖的分界点，更是联系东西两方景区的交通要冲，其模型可简化为图乙、已知孔桥的拱高为h，A、B两点在同一水平面上、一游客在由A点运动到B点的过程中，以下说法正确的是（　　） A．游客的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功 B．游客的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功 C．游客的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功 D．游客在整个运动过程中重力做的总功不为零 C 检 6、如图是可爱的毛毛虫外出觅食的示意图，缓慢经过一边长为 L 的等边三角形山丘，已知其身长为3 L，总质量为m，如图其头部刚到达最高点，假设毛毛虫能一直贴着山丘前行，则从其头部刚到山顶到头部刚到山丘底端的过程中毛毛虫的重力势能变化量为（　 ） A． mgL B． mgL C． mgL D． mgL B 检 7、如图所示，质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。现用水平向左的力F拉动轻绳的中点O，使物体静止于图示位置，此时力F的大小小于mg。若保持力F的大小不变，沿顺时针方向缓慢转动力F到竖直向上的过程中，下列说法正确的是（　　） A．OA段轻绳的张力FOA逐渐变大 B．物体受到的合力增大 C．轻绳中点O的位置升高 D．物体的重力势能相比初始状态减少 D 检 8、福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图（a）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约50m的圆形廊道连接。若将质量为100kg的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处，再用100s沿廊道运送到N处，如图（c）所示。重力加速度大小取10m/s2，则（　　） A．该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中， 克服重力所做的功为5400J B．该物资从M处被运送到N处的过程中， 克服重力所做的功为78500J C．从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为78.5m D．从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为0.5m/s A 小试牛刀 【解析】选山丘底端为零势能面，初状态的重力势能为 W1＝ mg· sin 60°＝ mgL 毛毛虫头部越过山顶刚到达山丘底端时的重力势能为 W2＝ mg · sin 60°＝ mgL 其重力势能的变化量为ΔW＝W2－W1＝ mgL－ mgL＝ mgL 故选B。 【解析】A．该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为 ，故A正确； B．该物资从M处被运送到N处的过程中，由于M、N高度差为零，所以克服重力做功为零，故B错误； C．从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为 ，故C错误； D．从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为 故D错误。故选A。 $$