高中物理 第七章 第4节 重力势能课件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修2 机械守恒定律 第七章 第四节重力势能 第七章 高处有一块巨大的石头摇摇欲坠如图所示 在它的下面你可能会感到胆怯 这是因为被举高的物体具有势能 当它下落时将会对外做功 可能对你造成伤害 物体由于位于高处而具有的能叫做重力势能 怎样定量地表示物体重力势能的大小呢 1 特点只跟物体运动的 和 的位置有关 而跟物体运动 无关 物体下降时重力做 功 物体被举高时重力做 功 2 表达式wg mg h1 h2 其中h1 h2分别表示物体 和 的高度 重力做的功 起点 终点 路径 正 负 mgh 起点 终点 1 特点与物体相对地球的 有关 2 大小物体的重力势能等于它所受 与所处 的乘积 3 表达式ep 4 单位 与功的单位相同 重力势能 位置 或高度 重力 高度 mgh 焦耳 j 1 表达式 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 重力势能 即wg 0 ep1 ep2 重力做负功也叫做物体 重力做功 重力做功与重力势能变化的关系 wg ep1 ep2 正功 减少 负功 增加 克服 1 相对性重力势能总是相对选定的 而言的 该平面常被称为零势能面 2 标矢性重力势能为 其正负表示重力势能的大小 物体在参考平面上方时 重力势能为 值 在参考平面下方时 重力势能为 值 3 系统性重力势能是 与 所组成的系统共有的 重力势能的相对性和系统性 参考平面 标量 正 负 地球 物体 一 对重力势能的理解1 重力势能的 四性 1 系统性重力是地球与物体相互吸引而产生的 如果没有地球对物体的吸引 就不会有重力 也不存在重力势能 所以重力势能是这个系统共同具有的 平时所说的 物体 的重力势能只是一种简化的说法 2 相对性 重力势能ep mgh与参考平面的选择有关 式中的h是物体重心到参考平面的高度 重力势能是标量 只有大小而无方向 但有正负之分 当物体在参考平面上方时 ep为正值 当物体在参考平面下方时 ep为负值 注意物体重力势能的正负是表示比零势能大 还是比零势能小 3 参考平面选择的任意性 视处理问题的方便而定 一般选择地面或物体运动时所达到的最低点为零势能面 4 重力势能变化的绝对性 物体从一个位置运动到另一个位置的过程中 重力势能的变化与参考平面的选取无关 它的变化量是绝对的 2 重力势能是标量物体的重力势能为负值表示物体的重力势能比在参考平面上时具有的重力势能要少 这跟用正负表示温度高低是相似的 特别提醒 1 ep mgh h表示物体重心相对参考平面的高度 物体在参考平面上方 h 0 在参考平面下方 h 0 2 某一过程重力势能的变化为 ep ep2 ep1 它与参考平面的选择无关 解析 1 若选地面为参考平面 则小朋友滑落到地面上时的重力势能就一定为零 若选其他高度为参考平面 则小朋友滑落到地面上时的重力势能就一定不为零 2 根据重力势能的表达式知 小朋友沿滑梯下滑时 高度变低 重力势能减少 二 重力做功和重力势能间的区别与联系 特别提醒 1 重力做功是重力势能变化的原因 重力做的功与重力势能的变化量为等值关系 两者均与参考面的选择无关 2 重力势能的变化只取决于物体的重力所做功的情况 与物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关 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 高度标记如图所示 则下列说法正确的是 a 从a到b的曲线轨道长度不知道 无法求出此过程中重力做的功b 从a到b过程中阻力大小不知道 无法求出此过程中重力做的功c 从a到b重力势能变化了mg h h d 从a到b重力做功mgh答案 d解析 重力做功与物体的运动路径无关 只与初 末状态物体的高度差有关 从a到b的高度差是h 故从a到b重力做功mgh 重力势能减了mgh d正确 人重力做功的特点 沿着高度相同 坡度不同 粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端 下列说法正确的是 a 沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多b 沿坡度大 粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多c 沿坡度小 粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多d 不管沿怎样的斜面运动 物体克服重力做功相同 物体增加的重力势能也相同 解析 重力做功的特点是重力做功与物体的运动路径无关 只与初 末状态物体的高度差有关 不论是光滑路径还是粗糙路径 也不论是直线运动还是曲线运动 物体克服重力做多少功 重力做多少负功 它的重力势能必增加多少 答案 d点评 重力对物体做功与物体的运动状态 接触面的粗糙程度 运动路径无关 若物体沿闭合的路径运动一周 则重力做功为零 答案 b 重力的功与重力势能变化的关系 大型拱桥的拱高为h 弧长为l 如图所示 质量为m的汽车在以不变的速率v由a点运动到b点的过程中 以下说法正确的是 a 由a到b的过程中 汽车的重力势能始终不变 重力始终不做功b 汽车的重力势能先减小后增加 总的变化量为0 重力先做负功 后做正功 总功为零 c 汽车的重力势能先增大后减小 总的变化量为0 重力先做正功 后做负功 总功为零d 汽车的重力势能先增大后减小 总的变化量为0 重力先做负功 后做正功 总功为零解析 前半阶段 汽车向高处运动 重力势能增加 重力做负功 后半阶段 汽车向低处运动 重力势能减小 重力做正功 选项d正确 答案 d 一根粗细均匀的长直铁棒重600n 平放在水平地面上 现将一端从地面抬高0 50m 而另一端仍在地面上 则 a 铁棒的重力势能增加了300jb 铁棒的重力势能增加量为0c 重力对铁棒做功为 150jd 重力对铁棒做功为300j答案 c 解析 铁棒的重力升高的高度h 0 25m 铁棒增加的重力势能与参考平面选取无关 ep mgh 600 0 25j 150j 选项a b错误 根据wg ep 150j 选项c正确 d错误 开放 探究 如图所示 一质量为m 边长为a的正方体物块与地面间的动摩擦因数为 0 1 为使它水平移动距离a 可以用将它翻倒或向前缓慢平推两种方法 则下列说法中正确的是 a 将它翻倒比平推前进做功少b 将它翻倒比平推前进做功多c 两种情况做功一样多d 两种情况做功多少无法比较 答案 b 答案 c 解析 重力势能跟物体的质量和高度有关系 物体的质量越大 高度越大 重力势能就越大 实验中采用控制变量法来研究重力势能的影响因素 显然 本题选项c中 比较乙和丙时 物体的质量和高度都不相同 不能得出选项c中的结论 易错点 对重心的高度判断不清导致错误案例 一实心的正方体铁块与一实心的正方体木块质量相等 将它们放在水平地面上 下列结论正确的是 以水平地面为零势能面 a 铁块的重力势能大于木块的重力势能b 铁块的