8.2 重力势能 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

8.2 重力势能 1．定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。（一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量） 课前复习：重力势能 被举高的小球具有重力势能 处于高处的水具有重力势能 2．决定重力势能大小的因素：物体所在位置的高度h，物体的质量m。 物体所在位置的高度越大，物体具有的重力势能越大； 物体的质量越大，物体具有的重力势能越大。 课前复习：重力势能 被举高的小球具有重力势能 3．物体重力势能变化与重力做功的关系： 物体由低处向高处运动时时，重力做负功，物体重力势能增加； 物体由高处向低处运动时时，重力做正功，物体重力势能减小； 课前复习：重力势能 G G 质量为m的小球从离地面高为h1的A位置运动到离地高度为h2的B位置，求三种情况下重力做的功。 一、重力做功的特点：不同路径下的重力做功 物体竖直向下运动，高度从h1降为h2 物体沿倾斜直线向下运动，高度从h1降为 h2 物体沿任意路径向下运动，高度从 h1 降为 h2 质量为m的小球从离地面高为h1的A位置运动到离地高度为h2的B位置，求三种情况下重力做的功。 一、重力做功的特点：不同路径下的重力做功 （1）WG＝mgh ＝mgh1－mgh2 物体竖直向下运动，高度从h1降为h2 质量为m的小球从离地面高为h1的A位置运动到离地高度为h2的B位置，求三种情况下重力做的功。 一、重力做功的特点：不同路径下的重力做功 （2）WG＝ mglcosθ ＝mgh ＝ mgh1－mgh2 物体沿倾斜直线向下运动，高度从h1降为 h2 质量为m的小球从离地面高为h1的A位置运动到离地高度为h2的B位置，求三种情况下重力做的功。 一、重力做功的特点：不同路径下的重力做功 （3）WG＝mgΔh1＋mgΔh2 ＋ ··· ＝mg(Δh1 ＋Δh2 ＋ ···) ＝mgh ＝mgh1－mgh2 物体沿任意路径向下运动，高度从 h1 降为 h2 1.重力做功的特点：重力做功只跟它的起点和终点的位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关。（※此结论也适用于其他恒力做功的求解） 一、重力做功的特点： 物体竖直向下运动，高度从h1降为h2 物体沿倾斜直线向下运动，高度从h1降为 h2 物体沿任意路径向下运动，高度从 h1 降为 h2 2.重力做功的表达式：WG = mgh = mgh1－mgh2 h为始末位置高度差，h1、h2为始末位置的高度。 一、重力做功的特点： 物体竖直向下运动，高度从h1降为h2 物体沿倾斜直线向下运动，高度从h1降为 h2 物体沿任意路径向下运动，高度从 h1 降为 h2 2.重力做功的表达式：WG＝ mglcosθ（※此结论也适用于其他恒力做功的求解） l为位移大小，θ为重力与位移方向的夹角。 一、重力做功的特点： 物体竖直向下运动，高度从h1降为h2 物体沿倾斜直线向下运动，高度从h1降为 h2 物体沿任意路径向下运动，高度从 h1 降为 h2 重力做功的表达式：WG = mgh = mgh1－mgh2（h为始末位置高度差，h1、h2为始末位置的高度） 看起来，物体所受的重力mg 与它所处位置的高度h 的乘积mgh，具有特殊的意义。mgh 的特殊意义在于它一 方面与重力做的功密切相关，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。 因此，我们把mgh 叫作物体的重力势能。 二、重力势能： 物体沿任意路径向下运动，高度从 h1 降为 h2 1.定义：物体所受重力mg与所处高度h的乘积叫做物体的重力势能。用Ep表示。 2.公式：Ep = mgh 3.单位：焦耳，符号为J 4.重力势能是标量 5.重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的， 而不是物体单独具有的。 二、重力势能： 物体沿任意路径向下运动，高度从 h1 降为 h2 物体由低处向高处运动时时，重力做负功，物体重力势能增加，重力做了多少负功，物体重力势能就增加多少。 物体由高处向低处运动时时，重力做正功，物体重力势能减小，重力做了多少正功，物体重力势能就减小多少。 重力做的功等于物体重力势能变化量的负值。 二、重力做功与重力势能的关系 WG =mgh1－mgh2 若重力做的功与路径有关，即对应于同样的起点和终点，重力对同一物体所做的功，随物体的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？为什么？ 思考与讨论 1.物体的高度 h 总是相对于某一水平面来说的，实际上是把这个水平面的高度取做 0。因此，物体的重力势能也总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫做参考平面。在参考平面，物体的重力势能取做 0。 选择哪个水平面做参考平面，可视研究问题的方便而定。通常选择地面为参考平面。 三、重力势能的相对性 2.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。 负值的重力势能，表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小。 3.重力势能是相对的，它的大小与参考平面的选取有关，而重力势能的变化量是绝对的，它与参考平面的选取无关． 三、重力势能的相对性 例1 如图8.2-9所示，质量为0.5 kg 的小球，从A点下落到地面上的B点，h1为1.2 m，桌面高h2为0.8 m。 （1）在表格的空白处按要求填入数据。 （2）如果下落时有空气阻力，表中的数据是否会改变？ 典型例题：三、重力势能的相对性 1.定义：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能（elastic potential energy）。用Ep表示。 四、弹性势能 弯曲的弓弦具有能量 弯曲的撑杆对具有能量 2.影响弹性势能大小的因素： ①弹性势能跟形变的大小有关系。发生弹性形变的物体，形变量越大，具有的弹性势能越大。 ②弹簧的弹性势能还跟弹簧的劲度系数有关。发生相同形变量的弹性形变时，劲度系数大的弹簧具有的弹性势能大。 3.弹簧弹性势能的表达式： 四、弹性势能 4.弹性势能的变化与弹力做功的关系： ①弹力做正功时，弹性势能减小。弹力做了多少正功，弹性势能就减小多少。 ②弹力做负功时，弹性势能增加。弹力做了多少负功，弹性势能就增加多少。 四、弹性势能 4.对弹性势能的理解： ①系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变和发生弹力作用而具有的能量，因此弹性势能具有系统性。 ②相对性：弹性势能的大小与选定的零势能位置有关，对于弹簧，一般规定弹簧原长处为其零势能的位置。 四、弹性势能 例2　某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功 B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功 C．从A到B重力做功mg(H＋h) D．从A到B重力做功mgH 典型例题：一、重力做的功 例3　关于重力势能下列说法正确的是(　　) A．对于同一个参考平面，若A物体重力势能为－1 J，B物体重力势能为－3 J，则EpA<EpB B．重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的 C．重力做功的大小与参考平面的选取有关 D．克服重力做功，物体的重力势能减小 典型例题：二、重力势能 例4　如图所示，质量均匀的链条放在光滑的水平桌面上，链条全长为l，质量为m，有的长度悬于桌面下．链条由静止开始下滑，设桌面的高度大于l，则从链条开始下滑到刚离开桌面的过程中重力势能改变了多少？重力做功多少？(重力加速度大小为g) 典型例题：二、重力势能 例5　关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是(　　) A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大 B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小 C．在拉伸长度相同时，劲度系数越大的弹簧，它的弹性势能越大 D．弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 典型例题：三、弹性势能 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$