人教版高中物理必修2第七章 机械能守恒定律4. 重力势能课件(1).pptx

4 重力势能 1 理解重力势能的概念 会用重力势能的定义进行计算 2 理解重力势能的变化和重力做功的关系 知道重力做功与路径无关 3 知道重力势能的相对性和系统性 一 二 三 一 重力做的功1 物体的高度发生变化时 重力要对物体做功 物体被举高时 重力做负功 物体下降时 重力做正功 2 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 3 表达式 W mgh mgh1 mgh2 其中h1 h2分别表示起点和终点的高度 一 二 三 二 重力势能1 重力势能 1 定义 物体由于被举高而具有的能量 2 大小 等于物体所受重力与所处高度的乘积 即Ep mgh 3 单位 国际单位是焦耳 符号为J 2 重力做功与重力势能变化的关系 1 表达式 WG Ep1 Ep2 mgh1 mgh2 2 两种情况 当物体由高处运动到低处时 重力做正功 WG 0 即Ep1 Ep2 重力势能减少 当物体由低处运动到高处时 重力做负功 WG 0 即Ep1 Ep2 重力势能增加 一 二 三 将某一物体从同一高度以平抛 上抛 下抛三种不同的方式抛出 从抛出到落地的过程中重力做功 重力势能的变化是否相同 提示 相同 一 二 三 三 重力势能的相对性和系统性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 在参考平面上 物体的重力势能取作0 2 参考平面的选取 选择哪一个水平面做参考平面 要根据具体情况而定 一般以解决问题方便为原则 1 选择不同的参考平面 物体的重力势能的数值是不同的 但物体在固定的两个位置的重力势能的差值与选择的参考平面无关 2 对选定的参考平面 上方物体的重力势能是正值 下方物体的重力势能是负值 负号表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要小 3 系统性 重力势能是地球与物体所组成的这个物体 系统 所共有的 而不是地球上的物体单独具有的能量 一 二 三 重力势能的正负是否表示方向 提示 不是 重力势能没有方向 是一个标量 其正负号表示大小 如 1J 0 1J 一 二 三 一 重力势能的表示及正负的意义1 相对性 物体的重力势能总是相对于某一参考平面而言的 在参考平面以上为正值 以下为负值 位于参考平面时为零 2 正 负值的意义 物体的重力势能为正时 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大 物体的重力势能为负时 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小 因此重力势能的正 负表示大小 这一点与功的正 负是不同的 四 一 二 三 二 重力做功和重力势能的区别与联系 四 一 二 三 温馨提示重力势能的大小是相对参考平面而言的 参考平面选择不同 则物体的高度不同 重力势能的大小也就不同 而重力做功的多少与参考平面的选择无关 四 一 二 三 三 重力势能的相对性1 重力势能Ep mgh具有相对性 与选取的参考平面 在这个平面上重力势能为零 有关 计算重力势能时要选好参考平面 h是指物体的重心距参考平面的高度 2 参考平面的选取是任意的 同一物体在同一位置 由于参考平面选得不同 可以有不同的重力势能 理论上规定地面为参考平面 但在实际中 以方便问题的计算为原则选择参考平面 3 重力势能的变化量 Ep mg h是绝对的 具有确定的数值 且与参考平面的选择无关 温馨提示要注意重力势能的正 负与功的正负的区别 重力势能的正 负表示大小 正值比零大 负值比零小 而功的正 负表示是动力做功还是阻力做功 四 一 二 三 四 四 重力势能属于物体和地球所组成的系统我们知道 物体重力势能的变化是重力做功的结果 而重力是由地球和物体之间的吸引力产生的 因此 可以设想 如果没有地球对物体的重力作用 也就谈不上重力做功和重力势能的问题 例如 离开了地球作用范围的宇宙飞船 也就无所谓重力势能了 所以说 重力势能并不是物体单方面所有 而是属于物体和地球所组成的物体系统所共有的 表达式Ep mgh中的重力 mg 和高度 h 都是与物体和地球两个方面同时相关联的 离开任何一方都不行 物理学中常常把这种彼此具有相互作用的物体组看作一个整体 称之为力学系统 势能Ep mgh 实际上是属于物体和地球所组成的重力系统所有的 通常略去 系统 两字 简单地说成是物体的重力势能 温馨提示只要是势能都是相互作用的系统所共有的 类型一 类型二 类型三 例题1 多选 关于重力势能 下列说法中正确的是 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 5J变化到 3J 重力势能变大了D 在地面上的物体 它具有的重力势能不一定等于零解析 重力势能具有相对性 参考平面的选取不同 其数值也不同 选项A错误 D正确 物体若在参考平面下方 物体与参考平面的距离越大 它的重力势能越小 所以选项B错误 重力势能为标量 其 表示重力势能的大小 5J应小于 3J 选项C正确 答案 CD 类型一 类型二 类型三 题后反思由于重力势能具有相对性 因而在某处具有的重力势能的大小与参考平面的选取有关 只有确定了参考平面后 物体的重力势能才能确定 类型一 类型二 类型三 例题2 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点拨 重力对物体做的功只与初 末状态物体的高度差有关 与物体的运动路径无关 物体沿闭合路径运动一周 重力做功为零 类型一 类型二 类型三 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 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 它的重力势能就增加多少 答案 D题后反思重力做功的多少不受其他力做功的影响 也不受运动状态 加速度等的影响 类型一 类型二 类型三 例题3 有一上端挂在墙上的长画 从画的上端到下端画轴长1 8m 下端画轴重1N 画重0 8N 画面处处均匀 如图所示 现将长画从下向上卷起来 长画的重力势能增加了多少 点拨 画增加的重力势能等于克服重力做的功 分别计算出轴增加的重力势能和画增加的重力势能 类型一 类型二 类型三 解析 轴重心升高的高度 h1 1 8m 轴增加的重力势能等于轴克服重力做的功 即 Ep1 G1 h1 1 1 8J 1 8J画重心升高的高度 h2 0 9m 画增加的重力势能等于画克服重