高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律2 重力势能课文内容ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律2 重力势能课文内容ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了震撼的雪崩，陨石的冲击力，鸡蛋的威力，问题与思考，重力做功，表达式，重力势能，Epmgh，Ep0，高度h等内容，欢迎下载使用。

重力做功与重力势能的关系
当山坡积雪内部的内聚力抗拒不了它所受到的重力拉引时，便向下滑动，引起大量雪体崩塌的自然现象叫雪崩。
雪崩对登山者、当地居民和旅游者是一种很严重的威胁。
这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的流星撞击地面的结果。这颗铁质流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克TNT，据说，坑中可以安放下20个足球场。
美国内华达州亚利桑那陨石坑
为什么雪崩能造成很大的危害？为什么陨石能撞击出很大的坑？为何要拒绝高空抛物？水力发电站为什么要修建很高的大坝？
问：小明从1楼到3楼，哪种方式他的重力做功最少？
1.探究重力做功的特点
WG=mgΔh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2
物体沿斜线运动 从A到B
WG=mgLcs θ =mgΔh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2
物体沿曲线运动 从A到B
W1=mglcsθ1=mg △h 1
W=W1+W2+W3+ ……
W=mg △h 1+ mg △h 2 + mg △h 3 +……
=mg （△h 1+ △h 2 + △h 3 ……)
= mg(h1－h2)
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。
WG ＝ mgΔh =mgh1－mgh2
★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．
【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
【例题】如图所示，质量为m的小球从高度为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后，再滚上另一斜面，当它达到高度为h/4的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为 （ ）
【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)
特殊意义在于：（1）与重力做功密切相关（2）随高度的变化而变化．
恰与势能的基本特征一致
分析表达式 WG=mgΔh=mgh1-mgh2，请思考“mgh”具有什么特殊意义？
可见,重力做的功等于mgh这个量的变化.在物理学中， mgh 是一个由特殊意义的物理量.就用这个物理量表示物体的重力势能。
1. 定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
大小：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。 （参考平面──零势能面）
3. 单位：焦（耳）J 1 J = 1 kg•m•s-2•m = 1 N•m4. 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。
（h ─物体重心到零势能面的高度）
5.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。
　 珠穆朗玛峰海拔高度8844.43米
死海的海拔高度- 415米
EPA= 5J：表示比0势能面多5J
EPB=-5J：表示比0势能面少5J
【例题】如图，质量 0.5 kg 的小球，从桌面以上 h1 = 1.2 m 的 A 点落到地面的 B 点，桌面高 h2 = 0.8 m。关于小球的重力势能，请按要求填写下表。( g = 10 m/s2 )
★选择不同的参考平面，物体的重力势能不同。
★重力做功和重力势能的变化与参考平面的选择无关。
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?
重力做功与重力势能变化的关系
重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于重力势能的减少量。
(1)物体下降，重力做正功，WG>0，则EP1>EP2 ,重力势能减少，重力势能减少的数量等于重力做的功。
(2)物体上升，重力做负功，WG<0，则EP1重力做功是重力势能变化的量度！
【例题1】起重机把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，变化多少？
结论1：物体下降，重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力做的功。
分析：重力做功为：WG=mg(h1-h2)=14000J
重力势能减少：Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=14000J
【例题2】起重机把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，变化了多少？
分析：重力做功为：WG=mg(h1-h2)=－14000J物体克服重力做了14000J的功
结论2：物体上升，重力做负功，重力势能增加,增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。
重力势能增加:Ep2-Ep1=mgh2-mgh1=14000J
【例题】情景一：小明中午回到宿舍，在离地高为h1 = 0.4m的下铺脱鞋之后，爬上离地高为h2 = 1.8m的上铺睡觉。已知小明的质量m = 50kg，g = 10 m/s2。
（1）小明的重力做了多少功？
（2）小明的重力势能变化量多少？
解（1）重力做负功：WG = - mgΔh = -700 J
（2）ΔEp = mgh末 - mgh初 = mg (h末 - h初) = 700 J
情景二：小明午睡结束后，从离地高为h1 = 1.8m的上铺，爬到离地高为h2 = 0.4m的上铺穿鞋。已知小明的质量m = 50kg，g = 10 m/s2。
解（1）重力做正功：WG = mgΔh = 700 J
（2）ΔEp = mgh末 - mgh初 = mg (h末 - h初) = -700 J
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！
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，只要抛出时的初速度大小相同，则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
2.物体在运动过程中，克服重力做功50J，则( )A．重力做功为50JB．物体的重力势能一定增加50JC．物体的重力势能一定减少50JD．重力做功为-50J
3.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
4.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
5.关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是（ ）A.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；B.物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；C.地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；D.重力做功的多少与参考平面的选取无关。
6、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
7、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
8、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
9、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． mgLB． mgLC． mgLD． mgL
10、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5400JB．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78500JC．从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为78.5mD．从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为0.5m/s