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

4/28/2025 1 第八章 机械能守恒定律 8.2 重力势能 功与功率 重力势能 动能和动能定理 机械能守恒定律 实验：验证机械能守恒定律 Tianchenyi 4/28/2025 2 温故知新 （1）物体做功的条件？如何计算？ （2）正功、负功、不做功的条件？ （3）功率的计算？ 4/28/2025 3 情境导入 为什么禁止从高处抛掷物品的行为？ 当物体被置于一定的高度之后，就自然而然地拥有了一定的能量——重力势能。 质量越大、高度越高，物体所具有的重力势能就越大。 4/28/2025 4 重力做功 当物体从所处的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。 重力做功情况 重力势能变化情况 物体下落 物体上升 正功 负功 减小 增加 重力势能的变化与重力做功密切相关，为了更好地理解和掌握重力势能，必须先对重力做功进行系统的研究和分析。 4/28/2025 5 重力做功 竖直向下 沿倾斜直线向下 沿任意路径向下 Δh WG = mgΔh = mgh1－mgh2 WG = mgLcos θ = mgΔh = mgh1－mgh2 WG = mg∆h1＋mg∆h2＋mg∆h3＋… = mgΔh = mgh1－mgh2 4/28/2025 6 重力做功 WG = mgh1 － mgh2 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。 “mgh”具有特殊的意义，与重力做功密切相关，与重力势能特征一致 物理学上把mgh叫作物体的重力势能，用Ep表示。 4/28/2025 7 重力势能 重力势能：Ep=mgh 与其他形式的能一样，重力势能也是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳（J）。 1kg·m/s2·m=1N·m=1J 思考：重力势能是物体所独有的吗？ 重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的。 4/28/2025 8 重力势能 重力做功与重力势能的关系： WG = mgh1 － mgh2 = Ep1－ Ep2= -∆Ep 初态的重力势能 末态的重力势能 重力势能的变化量 当重力做正功时，重力势能减少；当重力做负功时，重力势能增加。 重力做功的多少=重力势能的变化量 4/28/2025 9 重力势能 重力势能的相对性： 重力势能：Ep=mgh，中的高度h是相对什么来取值的？ 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。 假设楼层共有5层，各层高3m，则位于三层的小明相对于地面的高度、相对与三楼的高度、相对与五楼的高度各是多少？ 4/28/2025 10 重力势能 参考平面：人为选定的高度定为零的水平面。 注：参考平面的选取是任意的，通常选择地面或最低点为参考平面。 （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； 重力势能是标量，但有正负，且正负表示大小 4/28/2025 11 重力势能 例1：判断： （1）不同物体在同一高度，重力势能可能不同。（ ） （2）同一物体的重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1>Ep2。（ ） （3）同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同。（ ） （4）重力做正功时，重力势能增加。（ ） （5）重力做功多少就有多少的重力势能发生变化。（ ） √ √ × × √ 4/28/2025 12 重力势能 例2：如图所示，同一小球从高为的斜面顶端滚到底端的过程中，关于重力对小球做功大小的比较，下列说法正确的是（　　）。 A． B． C． D． C 4/28/2025 13 重力势能 例3：右图为水上滑梯示意图，它由斜槽AB和水平槽BC构成，AB与BC 圆滑连接，斜槽AB的竖直高度为h'，BC面高出水面的距离为h，一个质量为m的游玩者从滑梯顶端A点由静止滑下，重力加速度为g。 (1)以水面为参考平面，求游玩者在A点时的重力势能Ep。 (2)求从A点运动到C点的过程中，重力做的功。 (3)求从A点运动到C点的过程中，重力势能的变化量。 答案:(1)mgh'　(2)mg(h'-h)　(3)-mg(h'-h) 4/28/2025 14 弹性势能 发生弹性形变的物体各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。 势能除了有重力势能外，还有弹性势能。 4/28/2025 15 弹性势能 因拉力F与形变量l成正比，故拉力的平均值为 ： 平均拉力对这段位移做的功： F拉 l F = k l 平均力法求弹力做功 4/28/2025 16 弹性势能 F拉 l Δl1 Δl2 Δl3 Δl5 Δl4 F2 F3 F4 F5 F1 拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积 W拉＝ k l 2 1 2 F拉 = k l 微元法与图像法结合 4/28/2025 17 弹性势能 弹簧弹性势能与弹力做功的关系： （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。 与重力势能和重力做功的关系类似 弹簧弹性势能的表达式： l为弹簧的形变量 k为弹簧的劲度系数 4/28/2025 18 弹性势能 例4：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，它的弹性势能一定减小 C.若选弹簧自然长度时的弹性势能为0，则其他长度的弹性势能均为正值 D.若选弹簧自然长度时的弹性势能为0，则伸长时弹性势能为正值，压缩时弹性势能为负值 C 4/28/2025 19 课堂小结 重力势能 重力做功的特点 重力势能 弹性势能 Ep=mgh 相对性 WG = -∆Ep 4/28/2025 20 课后练习 1、如图，质量为m的小球，从离桌面h'高处由静止下落，桌面离地高度为h。若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是(　　)。 A.mgh，减少mg(h'-h) B.mgh，增加mg(h'+h) C.-mgh，增加mg(h'-h) D.-mgh，减少mg(h'+h) D 4/28/2025 21 课后练习 2、如图所示，在一次“蹦极”运动中，人由高空下落到最低点的整个过程中，下列说法正确的是（　　　）。（多选） A.重力对人做正功 B.人的重力势能减小 C.橡皮绳对人做正功 D.橡皮绳的弹性势能增加 ABD 开二：针对同一个行星 4/28/2025 22 课后作业 请完成书本P83页的习题1、4！ 4/28/2025 23 Thank you！ $$