高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律2 重力势能集体备课课件ppt

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 重力势能集体备课课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了mgh，mgh1－mgh2，化曲为直微元法，巴林杰陨石坑，课外探究等内容，欢迎下载使用。

初中我们已经定性地学习了重力势能，被举高的物体具有重力势能，物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。你认为重力势能的表达式应该是怎样？
这里把物体举高，其实就是对物体克服重力做功，这一节我们先来研究重力做功的情形。
物体重力做功，最简单的情形就是物体竖直向下运动。
设一个质量为m的物体，从与地面高度为h1的位置A，竖直向下运动到高度为h2的位置B（图甲），这个过程中重力做的功是
WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2
倾斜：质量为m的物体仍然从上向下运动，高度由h1降为h2，但这次不是沿竖直方向，而是沿着一个斜面向下运动到B′，再水平运动到B（图乙）。物体沿斜面运动的距离是l，在这一过程中重力做的功是
WG＝（mgcsθ）l＝mgΔh＝mgh1－mgh2
注意：B′沿水平方向运动到B的过程中，重力不做功。
物体沿曲线运动
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 ……)
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。
W G =mgh1 － mgh2
2、重力的功功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积 mgh1 与跟终点高度的乘积 mgh2 两者之差。
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1．沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上将同一物体拉到顶端，以下说法正确的是( ) A．沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多 B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C. 沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多 D．上述几种情况重力做功同样多
例2　(2020·丹阳高级中学高一期末)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3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
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关。
可见,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 根据mgh 计算得到的能量就叫作物体的重力势能。
二、重力势能定义：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。2.大小: Ep=mgh物体的重力势能等于物体的质量和所在的高度的乘积3. 单位： 焦耳（J），是标量。
重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能：WG＝Ep1－Ep2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。（1）重力做正功，重力势能减少，重力做了多少正功，重力势能就减少多少。 WG＝Ep1－Ep2 WG> 0，Ep1 > Ep2
（2）重力做负功，重力势能增加，物体克服重力做了多少功，重力势能就增加多少。
（3）重力做的功等于重力势能的减少量
WG < 0， Ep1 < Ep2
WG＝Ep1－Ep2
WG＝Ep1－Ep2 = -△Ep
物体向上运动时重力势能增加
总结：3、物体上升，重力做负功，重力势能Ep增加，物体克服重力做的功等于重力势能的增加。物体下降，重力做正功，重力势能Ep减少，物体重力做的功等于重力势能的减少。
三、重力势能的相对性由于高度具有相对性，所以重力势能也具有相对性。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，这个水平面叫作参考平面，物体的重力势能取为0。
注意：零势能面可任意选择的，选择哪个平面为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面或较低的位置作为参考平面。
例如，8班教室在二楼，我们坐在椅子上，具有重力势能吗？
以二楼的地面作为参考平面，二楼房间里 A 处的物体具有正的重力势能，一楼房间里 B 处的物体具有负的重力势能。正负代表大小
2、重力势能的正负（1）在参考平面上方的物体，重力势能是正值；（2）在参考平面下方的物体，重力势能是负值。
例3．如图所示，水平桌面距地面的高度为0.8 m，一物体(可看成质点)质量为2 kg，放在桌面上方0.4 m的支架上，则：(g取10 m/s2)(1)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量；(2)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量；(3)比较以上计算结果，说明什么问题？
说明重力势能是相对的，它的大小与参考平面的选取有关，而重力势能的变化量（即差值）是绝对的，它与参考平面的选取无关.
例4．关于重力势能，下列说法中正确的是(　　)A．放在地面上的物体重力势能一定为零B．物体与参考平面的距离越大，它的重力势能也越大C．重力势能的变化量与参考平面的选取无关D．一个物体的重力势能从－10 J变化到4 J，重力势能减少了
3、重力势能是相对的，大小与零势能位置的选择有关，而重力势能的变化是绝对的，它与零势能位置无关,其变化值是与重力对物体做功多少有关。4、重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的，是物体和地球所组成的系统所具有的（重力势能的系统性）。
严格地说，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，平常所说的“物体”的重力势能，只是一种简化的说法。试想一下，如果没有地球，就没有重力，还有重力势能吗？
物体由于发生弹性形变每个物体的各部分之间都有力的相互作用，这样的力叫做弹力。
三、弹性势能1、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，叫做弹性势能。2、弹性势能跟形变的大小有关系（1）在弹性限度内，弹簧的弹性势能跟弹性形变的大小有关。弹性形变越大，弹性势能就越大。
3、弹簧的弹性势能还跟弹簧的劲度系数有关。在弹性限度内，不同的弹簧发生同样大小的形变，劲度系数越大，弹性势能就越大。
Δx是弹簧的伸长量或压缩量。伸长或者压缩都可以取正值。
4、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系（1）弹簧弹力做正功：弹性势能减少。（2）弹簧弹力做负功：弹性势能增加。
5、位能势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关。重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的，弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的。
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
1．判断下列说法的正误．(1)重力做功与路径无关，只与该物体初、末位置的高度差有关．(　　) (2)重力势能Ep1＝10 J，Ep2＝－10 J，则Ep1与Ep2方向相反．(　　)(3)重力做功WG＝－20 J，则物体的重力势能减小20 J．(　　)(4)同一弹簧长度不同时，弹性势能一定不同．(　　) 2.质量为m的物体(可视为质点)从水平地面上方H高处由静止释放，落在地面后出现一个深度为h的坑，如图1所示，重力加速度为g，在此过程中，重力对物体做功为______，重力势能______(填“减少”或“增加”)了______．
3.如图所示，物体与水平轻质弹簧相连，物体在O点时弹簧处于原长，把物体向右拉到A处静止释放，物体会由A向A′运动，A、A′关于O点对称，则： (1)物体由A向O运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？(2)物体由O向A′运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？(3)在A、A′处弹性势能有什么关系？
课外探究：要估测陨石撞地的能量，需要知道哪些物理量？