8.2重力势能-2024-2025学年高一物理人教版（2019）必修第二册

第八章 人教版 高中物理必修二 第2节 重力势能 物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所处的高处落下时，这些能量就会以重力做功的方式释放出。 思考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 思考1.在天花板上, 用细线悬挂一个乒乓球,你会有何感觉？ 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 探究重力做功的特点 新知讲解 探究1 物体竖直下落（ A 到 B） A h B h1 h2 WG=mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 h=∆h=h1－h2=初、末位置高度差 A C h θ L h1 h2 WG=mgLcos θ 探究2 物体沿斜线运动（ A 到 C） 思考：若物体运动轨迹不再是直线，上述结论是否还成立呢？ =mgh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 探究3 物体沿曲线运动 （ A 到 C） A △h 1 θ l Δh1 Δh2 Δh3 A C h h1 h2 化曲为直——微元法 三种情形重力做的功均为 WG＝mgh=mgh1－mgh2 总结重力做功的特点 一、重力做的功 新知讲解 1、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。 2、表达式：WG＝mg∆h＝mgh1－mgh2 3、重力做功正负：物体下降时重力做 ，被举高时重力做 。 初、末位置高度差 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。物理上把 mgh 就叫作物体的重力势能。 正功 负功 新知讲解 二、重力势能 1、概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。 2、大小： Ep=mgh 3、国际单位：焦耳(J) 1kg·m/s2·m=1N·m=1J 重心到参考平面的距离 4、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； 新知讲解 新知讲解 WG＝mgh=mgh1－mgh2 WG＝Ep1－Ep2＝－∆Ep (其中Ep1表示物体在初位置的重力势能，Ep2表示物体在末位置的重力势能) 5、重力做功与重力势能的关系 重力做功=重力势能的减少量 重力做功对应着重力势能的变化 1、物体由高处运动到低处时，重力做____（正功or负功），重力势能____（增大or减小），即WG__0，Ep1__Ep2。 2、物体由低处运动到高处时，重力做____（正功or负功），重力势能____，即WG__0，Ep1__Ep2。 正功 减少 ＞ ＞ 负功 增大 ＜ ＜ 想一想、填一填: 1、重力势能的相对性 新知讲解 (1)参考平面：物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，在参考平面上，物体的重力势能取作 0。 (2)相对性：选择不同的参考平面，物体重力势能的数值不同 (3)正负的含义：参考平面上方物体的重力势能是正直，参考平面下方物体的重力势能是负值。 三、对重力势能的理解 视处理问题的方便而定， 通常选地面为参考平面 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！ 3、重力势能的系统性 4、重力势能变化的绝对性： 参考平面 小球在A点重力势能 小球在B点重力势能 下落过程小球重力做功 下落过程小球重力势能变化量 桌面 地面 6J 10J -4J 0 10J 10J -10J -10J h1 h2 A B 选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同,对一个确定的过程，WG和△EP与参考平面的选择无关。 △Ep的绝对性 新知讲解 四、弹性势能 生活中有许多这样的例子，发生弹性形变的各部分之间由于有弹力的相互作用，而具有势能，这种势能就叫作弹性势能。 产生原因 1、弹簧的弹性势能：弹簧的长度为原长时，弹性势能为0；弹簧被压缩或被拉长时，就具有了弹性势能。 2、弹簧弹力做功与弹性势能的变化 v （1）压缩弹簧过程中： F （2）弹簧恢复原长过程中： v F 弹力做负功，弹性势能增大 弹力做正功，弹性势能减小 表达式为W弹＝－ΔEp。 4、弹性势能的影响因素 注：同一弹簧无论压缩还是伸长，形变量相同，弹性势能相同。 3、 弹簧弹性势能表达式： （1）弹簧的型变量x （2）弹簧的劲度系数k 弹性势能 重力势能 定义 发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能 物体由于被举高而具有的能量。一方面与重力做功相关，另一方面随高度变化而变化，因而叫做物体的重力势能 相对性 弹性势能与零势能位置选取有关，通常选自然长度时，势能为零 重力势能的大小与零势能面的选取有关，但变化量与参考面的选取无关 系统性 弹性势能是弹簧本身具有的能量 重力势能是物体与地球这一系统所共有的 与力做 功的关系 弹性势能的变化等于克服弹力所做的功 重力势能的变化等于克服重力所做的功 课 堂 小 结 1.重力做功的特点：与路径无关 2.重力做功与重力势能变化的关系：WG = Ep初 - Ep末 3.重力势能是相对的,正负表示大小,重力势能的变化是绝对的. 4.重力势能是地球与物体组成“系统”所共有的. 重力势能 Ep=mgh 弹性势能 1、 定义： 2、弹簧弹性势能的影响因素： 3、 弹簧弹性势能表达式： 随堂练习 Lavf58.20.100 $$