第02讲 重力势能（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一物理同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第八章 机械能守恒定律 8.2 重力势能 人教版(2019)必修 第二册 Directory 目录 重力势能 01 新课引入 03 02 重力做的功 重力势能的相对性 04 弹性势能 05 课堂练习 06 conclusion 新课引入 01 观察与思考 观察与思考 观察与思考 1.在发生雪崩时蓬松的雪和在开闸泄洪时轻柔的水为什么都产生了如此“势不可挡”的威力？ 2.根据你初中所学，重力势能的大小跟那些因素有关？ 因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的重力势能。而当它从所处的的高处落下时，重力势能就会以做功的方式释放出来。 体验与思考 请同学们用课本做如下实验，体会物体的重力势能与什么因素有关？ 1.同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉 • • • 2.不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉 • • • 与质量有关：质量越大，重力势能越大。 与高度有关：位置越高，重力势能越大。 重力势能与重力做功密切联系 思考：当人向上或向下运动时，重力做什么功？重力势能如何变化？ 人向下运动，重力做 功，重力势能 。 人向上运动，重力做 功，重力势能 。 正 减少 负 增加 conclusion 重力做的功 02 1.三种情况下重力做功计算 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。 （1）WG＝mgh=mgh1－mgh2 （2）WG＝ mglcosθ ＝mgh＝ mgh1－mgh2 （3）WG＝mgΔh1＋mgΔh2 ＋ ···＝mg(Δh1 ＋Δh2 ＋ ···)＝mgh＝mgh1－mgh2 2.重力做功的特点及表达式 (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。 (2)重力做功的表达式： WG =mgh1－mgh2 思考：mgh有什么特殊的意义？ 它与重力做功有关,又与重力势能的基本特征一致。 把物理量mgh叫做重力势能。 conclusion 重力势能 03 1.重力势能的概念 (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。 (4)重力势能是标量。 (2)公式： Ep = mgh (3)单位： 焦耳，符号为J (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。 2.重力做功与重力势能的关系 WG =mgh1－mgh2 重力做功WG (正、负） 重力势能EP （增加、减少） 重力做功和重力势能变化的关系 物体 上升 物体 下降 正 负 减少 增加 重力做的功等于重力势能的减少 物体克服重力做的功等于重力势能的增加 思考与讨论 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？ h conclusion 重力势能的相对性 04 新课讲授 1.重力势能的相对性 （1）物体在参考面上，h=0，Ep=0。 （2）物体在参考面上方，h为正值，Ep为正值 参考面即高度为零的平面，一般来说参考面可以任意选取 参考面又称零势能面 正负表示大小 Ep = mgh (h是物体相对参考面的高度) （3）物体在参考面下方，h为负值，Ep为负值 新课讲授 2.练一练 如图有一个质量0.2kg的小球从桌面以上高h1=1.2m的A点落到地面上的B点，桌面的高为h2=0.8m。请按要求填写下表 (g=10m/s2)。 h1 h2 A B 参考 平面 小球在A点重力势能EpA 小球在B点重力势能EpB A→B下落过程小球重力做功WG A→B下落过程小球重力势能变化ΔEp 桌面 地面 选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同。 WG、△Ep与参考面的选取无关。 比较、分析表格中的数据，有何特点？ conclusion 弹性势能 05 新课讲授 观察与思考 观察以下这几张图中的物体有什么共同点 拉力器 弓箭弦 撑杆 弹弓弦 新课讲授 1.弹性势能 发生弹性形变的物体（弹簧）各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能。 弹性势能的大小与形变量有关 弹性势能的大小与劲度系数有关 新课讲授 2.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。 (2)弹力做负功时，弹性势能增大。 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹＝－ΔEp。 新课讲授 3.弹簧弹力做功 F拉 x F拉 0 x l F拉 = kx F2 F3 F4 F5 F1 Δx1 Δx2 Δx3 Δx4 用外力缓慢拉弹簧时：F拉=kx 拉力做正功，弹力做负功，二者大小相等 即：W弹＝－W拉= 若取弹簧自然长度时为弹簧零势能，则有： 新课讲授 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。 conclusion 课堂练习 06 1．下面有关重力势能的说法中，正确的是（　　） A．举得越高的物体，具有的重力势能越大 B．质量越大的物体，具有重力势能越大 C．物体的重力势能不可能为零 D．物体的重力势能可能小于零 D 【答案】D 【详解】AB．重力势能与物体的质量、高度等有关，故A错误，B错误； CD．重力势能是相对于零势能面得出的，故具有相对性，其大小与正负与参考面的选择有关，故C错误，D正确。故选D。 2．沿高度相同而长度和粗糙程度均不同的斜面把同一物体从底端拉到顶端，比较重力势能的变化，正确的是（    ） A．沿长度大的粗糙斜面拉，重力势能增加最多 B．沿长度小的粗糙斜面拉，重力势能增加最少 C．无论长度如何，都是斜面越粗糙重力势能增加越多 D．重力势能增加一样多 D 【答案】D 【详解】重力势能的变化只取决于重力做功，而重力做功与其他力是否存在无关，同一物体的高度变化相同，则重力势能变化相同。故选D。 3．如图所示，可视为质点的小球位于桌子的上方，从A点运动到B点，小球质量m=1kg，h1=1m，h2=0.6m，取g=10m/s2，以桌面为参考平面，则说法错误的是（　　） A．从A点运动到B点小球的重力势能变化量为16J B．小球在A点的重力势能是10J C．从A点运动到B点小球重力做功是16J D．若取地面为参考平面，从A点运动到B点小球重力做功是16J A 【答案】A 【详解】B．小球在A点的重力势能是选项B不符合题意； AC．从A点运动到B点小球的重力做功则重力势能减少了16J，选项A错误，符合题意；选项C正确，不符合题意； D．若取地面为参考平面，从A点运动到B点小球重力做功仍是16J，选项D正确，不符合题意。故选A。 4．如图所示，曲面上a、b两点离水平地面的高度分别为和，且，O点为曲面的最低点，下列说法正确的是（　　） A．小滑块由O运动到a的过程，增大曲面的粗糙程度时重力做功变大 B．小滑块由O运动到a比由a运动到b的过程，重力势能的变化量大 C．若取b点为零势能面，则小滑块在a点的重力势能大于在b点的重力势能 D．无论选取何处作为零势能面，小滑块在b的重力势能均比在a点时的重力势能大 D 【答案】D 【详解】A．小滑块由O运动到a的过程，重力做功为与曲线的粗糙程度无关，故A错误； B．小滑块由O运动到a重力势能减少小滑块由a运动到b重力势能减少所以小滑块由O运动到a比由a运动到b的过程，重力势能的变化量小，故B错误； C．若以b点为零势能平面，根据Ep=mgh知，a点的重力势能为b点的重力势能为0，所以小滑块在a点的重力势能小于在b点的重力势能，故C错误； D．因为b点比a点离地面的高度高，无论以何处为参考平面，小球在b点的重力势能均比a点大，故D正确。故选D。 5．关于势能，下列说法正确的是（    ） A．势能只能存在于有相互作用的系统内 B．物体只要发生了形变，就具有弹性势能 C．弹性限度内，形变量大的弹簧具有的弹性势能更大 D．弹簧弹力做正功弹性势能增大 A 【答案】A 【详解】A．势能只能存在于有相互作用的系统内，故A正确； B．发生弹性形变的物体，恢复形变的过程能够对外做功，一定具有弹性势能，但发生完全非弹性形变的物体不具有弹性势能，故B错误； C．弹性限度内，形变量大的弹簧，如果弹簧劲度系数小，则弹簧具有的弹性势能不一定大，故C错误； D．根据功能关系可知，弹簧弹力做正功弹性势能减小，故D错误。故选A。 6．如图所示，小明在玩蹦床游戏。当他从接触床面到运动至最低点的过程中，下列说法中不正确的是（　　） A．小明的重力势能一直减小 B．蹦床的弹性势能一直增大 C．小明在最低点时的动能为零 D．小明受到蹦床的弹力是由于自身发生形变产生的 D 【答案】D 【详解】A．从接触床面到运动至最低点的过程中，高度减小，小明的重力势能一直减小，A正确，不符合题意； B．从接触床面到运动至最低点的过程中，弹簧的形变量一直在增大，所以蹦床的弹性势能一直增大 ，B正确，不符合题意； C．小明运动到最低点时不能再向下运动了，说明速度等于零，则小明此时的动能为零，C正确，不符合题意； D．小明受到蹦床的弹力是由于蹦床发生形变产生的，D错误，符合题意故选D。 本节结束 谢谢观看 $$