高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能说课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能说课课件ppt，共42页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，重力做的功，mgΔh，mgh1－h2，mgh，克服重力做功，水平面，弹性势能，劲度系数，课堂·重难探究等内容，欢迎下载使用。
1．特点物体运动时，重力对它做的功只跟它的_______和_______位置有关，而跟物体运动的_______无关．2．表达式WG＝________＝_____________，其中h1、h2分别表示物体起点和终点的高度．
将一个物体由A移至B，重力做功(　　)A．与运动过程中是否存在阻力有关B．与物体沿直线或曲线运动有关C．与物体是做加速、减速或匀速运动有关D．与物体初、末位置高度差有关【答案】D【解析】将物体由A移至B，重力做功只与物体初、末位置高度差有关，A、B、C错误，D正确．
1．定义物体所受的________与它所处位置的________的乘积叫作物体的重力势能．2．表达式Ep＝________．3．单位______，与功的单位相同．重力势能是______(填“标量”或“矢量”).
重力势能　重力势能的相对性
4．重力做功与重力势能变化的关系(1)表达式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp.(2)两种情况①当物体从高处运动到低处时，重力做______，重力势能______，即WG＞0，Ep1＞Ep2.②当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能_______，即WG＜0，Ep1＜Ep2.重力做负功也叫作_______________．
5．重力势能的相对性(1)参考平面：物体的重力势能总是相对于某一__________来说的，在参考平面上，物体的重力势能取为______．(2)相对性：选择不同的参考平面，物体重力势能的数值________ (填“相同”或“不同”).(3)正、负的含义：参考平面上方物体的高度是正值，重力势能也是_______；参考平面下方物体的高度是负值，重力势能也是_______.(4)两定点的重力势能差不随参考平面的改变而发生变化．
(2021年娄星区名校期中)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．若以桌面所处平面为零势能面．g取10 m/s2，求：(1)小球在A、B点时的重力势能；(2)小球下落过程中重力做的功.
【答案】(1)6 J　－4 J　(2)10 J【解析】(1)小球在A点的重力势能为Ep1＝mgh1＝0.5×10×1.2 J＝6 J，小球在B点的重力势能为Ep2＝－mgh2＝－0.5×10×0.8 J＝－4 J.(2)重力做的功为W＝mg(h1＋h2)＝0.5×10×(1.2＋0.8) J＝10 J.
1．定义发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有________的相互作用而具有的势能．2．影响因素弹性势能的大小跟________的大小有关，如弹簧被_______或_______的长度，还和弹簧的___________有关．
下列与弹簧具有的弹性势能无关的因素是(　　)A．弹簧的质量 B．弹簧的伸长量C．弹簧的压缩量 D．弹簧的劲度系数【答案】A【解析】弹簧由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能．影响弹簧的弹性势能的因素有弹簧的劲度系数、弹簧的伸长量或压缩量．在弹性限度内，弹簧的伸长量或压缩量越大，弹簧的劲度系数越大，则具有的弹性势能越大．可知与弹簧具有的弹性势能无关的因素是弹簧的质量，本题选择弹性势能无关的因素，故选A．
1．重力所做的功跟物体的运动路径无关，跟物体初位置和末位置的高度差有关．2．重力是恒力，大小不变，方向总是竖直向下，根据恒力做功的公式可知，重力做功的多少由重力大小和在重力方向上位移的大小，即竖直方向的高度差决定，与沿什么路径无关．
例1　(2023年广州六中月考)如图所示，假设某跳高运动员质量为60 kg、身高为1.8 m，在某次背越式跳高中跳过2.1 m高的横杆而平落在垫子上，落垫时运动员的重心离地高度为60 cm.g取10 m/s2，求：(1)上升阶段运动员至少要克服重力做多少功？(2)下降阶段重力做了多少功？
变式1　 (2023年广州执信中学期中)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做抛物线运动时，重力做功最多D．三种情况下运动时，重力做的功相等
【答案】D【解析】由于重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关，故三种情况下运动时，重力做的功相等，均为WG＝mgh，D正确．
重力势能的相对性、标矢性和系统性
例2　如图所示，桌面距地面0.8 m，一物体质量为2 kg，放在距桌面0.4 m高的支架(图中未画出)上．(g取10 m/s2)(1)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桌面的过程中，重力势能变化了多少？(2)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桌面的过程中，重力势能变化了多少？
解：(1)以地面为参考平面，物体的高度h1＝(0.4＋0.8) m＝1.2 m，因而物体具有的重力势能为Ep1＝mgh1＝2×10×1.2 J＝24 J，物体落至桌面时，重力势能Ep2＝mgh2＝2×10×0.8 J＝16 J，物体重力势能的变化量为ΔEp＝Ep2－Ep1＝16 J－24 J＝－8 J，即重力势能减少了8 J.
(2)以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度h1′＝0.4 m，因而物体具有的重力势能为Ep1′＝mgh1′＝2×10×0.4 J＝8 J，物体落至桌面时，重力势能Ep2′＝0，物体重力势能的变化量为ΔEp′＝Ep2′－Ep1′＝－8 J，即重力势能减少了8 J．
变式2　(2023年华侨中学期中)广西壮族“三月三”是壮族人民的传统节日，该节日民族活动很丰富，其中抛绣球是男女青年最喜欢的项目.假设某一青年女子在楼上将绣球水平抛出，抛出点离地4.5 m，绣球质量0.6 kg，在离地2.0 m处被一男青年抢到.重力加速度g取10 m/s2，在绣球被抛出至被抢到的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．重力做功15 JB．重力势能增加了15 JC．若以抛出点为参考平面，绣球被抢到时的重力势能为－27 JD．若以地面为参考平面时，上述过程中绣球重力势能的变化量最大
【答案】A【解析】重力做功为WG＝mgh＝0.6×10×(4.5－2.0)＝15 J，A正确；重力做正功，重力势能减小，故重力势能减少了15 J，B错误；若以抛出点为参考平面，绣球被抢到时的重力势能为Ep＝－mg(h－h1)＝－0.6 ×10×(4.5－2) J＝－15 J，C错误；重力势能的变化与重力做功对应，与参考平面的选取无关，D错误．
(1)物体的重力势能的大小是相对的，其数值与参考平面的选取有关．(2)重力势能的变化是绝对的，与参考平面的选取无关，其变化量仅由重力对物体做功的多少来决定．
1．重力势能的计算式是Ep＝mgh，式中h是物体重心相对参考平面的高度．2．求解绳、链条类物体的重力势能时，重心位置的确定是关键.粗细均匀、质量分布均匀的长直绳子或链条，其重心在全长的一半处.3．两种情况下重力势能的求解(1)当绳子、链条呈直线状(水平、竖直或倾斜)放置时，Ep＝mgh中的h表示重心相对参考平面的高度；(2)当绳子、链条不以直线状(如折线状)放置时，应当分段(使其每段都是直线状)表示重力势能再求和．
科学思维——绳、链条等物体的重力势能问题
1．如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则(　　)A．沿轨道1滑下重力做的功多B．沿轨道2滑下重力做的功多C．沿轨道3滑下重力做的功多D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多【答案】D【解析】重力做功与路径无关，取决于初、末位置高度差h，故D正确．
2．(2023年扬州期中)下列关于重力势能的说法正确的是(　　)A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了D．地面上物体的重力势能一定等于零【答案】C
【解析】物体的重力势能与参考平面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同，A错误；物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，距零势能面的距离越大，重力势能越小，B错误；重力势能中的正、负号表示大小，－5 J的重力势能小于－3 J的重力势能，C正确；只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，D错误．
3．如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点静止释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中(　　)A．重力做正功，弹力不做功B．重力做正功，弹力做正功，弹性势能增加C．若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功D．若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力做负功
【答案】C【解析】用细绳拴住重物向下摆动时重力做正功，弹力不做功，C正确；用弹簧拴住重物下摆时，弹簧要伸长，重物轨迹不是圆弧，弹力做负功，弹性势能增加，重力做正功，且做功多，所以A、B、D错误．
4．如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，把悬线拉到水平位置后放手．设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力f的大小不变，则下列说法正确的是(　　)A．重力做功为mgLB．悬线拉力做负功C．空气阻力做功为－fLD．空气阻力f做功为－πfL
5．(多选)(2023年江门二中期中)如图，质量为m＝1 kg的小球，从A点下落到地面上的B点，h1为1.2 m，桌面高h2为0.8 m，重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是(　　)A．以地面为参考平面，小球在A点的重力势能为20 JB．以桌面为参考平面，小球在B点的重力势能为8 J
C．以桌面为参考平面，从A点到B点的过程中，重力势能的改变量为－8 JD．从A点到B点的过程中，重力势能的减少量一定为20 J，与参考平面无关
【答案】AD【解析】 以地面为参考平面，小球在A点的重力势能为Ep＝mg(h1＋h2)＝20 J，故A正确；以桌面为参考平面，小球在B点的重力势能为Ep＝－mgh2＝－8 J，故B错误；以桌面为参考平面，从A点到B点的过程中，重力势能的改变量为ΔEp＝－W＝－mg(h1＋h2)＝－20 J，故C错误；从A点到B点的过程中，重力势能的减少量一定为ΔEp减＝W＝mg(h1＋h2)＝20 J，与参考平面无关，故D正确．
6．摩天轮是一种大型转轮状的机械游乐设施，挂在轮边缘的是供搭乘的座舱．乘客坐在摩天轮座舱里，摩天轮慢慢地往上转，可以从高处俯瞰四周景色．我国目前最高的摩天轮——南昌之星的高度达到160 m．假设一个50 kg的乘客从地面乘坐该摩天轮到达最高点，g取10 m/s2，问：(1)乘客重力做功为多少？(2)乘客的重力势能变化了多少？(3)由(1)、(2)可知，重力做功与重力势能的变化有什么关系？