高中物理（情景切入+课前导读+问题探究+知能演练）第7章 第4节 重力势能课件 新人教版必修2.ppt

第四节重力势能,安赫尔瀑布，又称丘伦梅鲁瀑布，位于委内瑞拉玻利瓦尔州的圭亚那高原，卡罗尼河支流丘伦河上它的水量虽然不是很大，落差却有979米，居世界第一，瀑布先泻下807米，落在一个岩架上，然后再跌落172米，落在山脚下一个宽152米的大水池内,它气势雄伟、景色壮观，果真应了那句“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的著名诗句瀑布于高山峭壁之间，凌空飞垂，珠飞玉溅，云雾蒸腾，山谷轰鸣衬以两旁参天古树，嶙峋怪石，壮丽之外又添几分肃穆之美如果当年诗仙李白云游天下看到此景，不知更能吟唱出何等壮美的诗篇,1理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算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轨迹无关3知道重力势能的相对性,课前预习,一、重力做功1物体的_发生变化时，重力要做功物体被举高时，重力做_功；物体下落时，重力做_功2特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的_和_的位置有关，而跟物体运动的_无关二、重力势能1定义：物体由于_而具有的能量,高度,负,正,起点,终点,路径,被举高,2大小：等于它所受_与所处_的乘积3表达式：epmgh.4单位：焦耳，与功的单位相同5相对性：重力势能总是相对选定的_而言的(该平面常称为零势面)6系统性：重力势能是_与_所组成的系统共有的三、重力做功与重力势能变化的关系1表达式：wg_.2重力势能的变化是_，与_的选取无关,重力,高度,参考平面,地球,物体,ep1ep2,绝对的,零势面,3两种情况(1)当物体从高处运动到低处时，重力做_，重力势能_，即wg0，ep1ep2.(2)当物体由低处运动到高处时，重力做_，重力势能_，即wgep2，表明重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功(2)当物体由低处运动到高处时，wg0，ep1ep2，表明物体克服重力做功(重力做负功)，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功,尝试应用,2关于重力势能与重力做功的下列说法中正确的是()a物体克服重力所做的功等于重力势能的增加b在同一高度，将物体以速率v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体所减少的重力势能也一定相等c重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功d用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力所做的功与物体重力势能的增量之和,解析：重力势能具有相对性，重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化量，即wgep，故a、b正确；重力势能等于零，只能说明物体在参考平面上，不影响其对别的物体做功，故c错；对于d选项，物体匀速上升，手的支持力大小等于物体的重力，二者移动的距离相同，所以手的支持力做的功等于克服重力做的功，又wgep，故手的支持力做的功也等于物体重力势能的增加量，而不是等于二者的和，故d错答案：ab,重力势能的计算,金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它主体建筑地上88层，地下3层，高420.5m，是目前国内第一、世界第三的高楼，如图所示距地面341m的第88层为国内迄今最高的观光层，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底，质量为60kg的游客，在下列情况中，他的重力势能各是多少？(g取10m/s2)(1)以地面为参考平面；(2)以第88层为参考平面；,(3)以420.5m的楼顶为参考平面，若他乘电梯从地面上升到88层，需克服重力做多少功？,解析：(1)以地面为参考平面，游客在88层的相对高度为341m，则ep1mgh6010341j2.0105j.(2)若以88层处为参考平面，游客在88层的相对高度为0，故ep20.(3)克服重力做的功与参考平面的选择无关，只与相对高度差有关，则w1mgh2.0105j.,名师归纳：(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择有关(2)重力势能的变化是绝对的，与参考平面的选择无关，其变化量仅由重力对物体做功的多少来决定,答案：(1)2.0105j(2)0(3)2.0105j,变式应用,1如图所示，桌面距地面的高度为0.8m，一物体质量为2kg，放在桌面上方0.4m的支架上，则：(1)以桌面为零势能参考平面，计算物体具有的势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减小多少？,(2)以地面为零势能参考平面计算物体具有的势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减小多少？(3)比较以上计算结果，说明什么问题？,解析：(1)以桌面为零势能参考平面，物体距零势能参考平面的高度为h10.4m，因而物体具有重力势能ep1mgh129.80.4j7.84(j).物体落至地面时，物体的重力势能为ep2mgh229.8(0.8)j15.68(j)，因此物体在此过程中的重力势能减小量epep1ep27.84j(15.68)j23.52j.(2)以地面为零势能参考平面，物体的高度h1(0.40.8)m1.2m，因而物体的重力势能ep1mgh129.81.2j23.52(j).物体落至地面时重力势能为0.在此过程中，物体的重力势能减小量为,epep1ep223.52j023.52(j).(3)通过上面的计算，说明重力势能是相对的，它的大小与零势能参考平面的选取有关而重力势能的变化是绝对的，它与零势能参考平面的选取无关，其变化值与重力对物体做功的多少有关答案：(1)7.84j23.52j(2)23.52j23.52j(3)见解析,重力做功与重力势能变化,起重机以g的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？,重力做功wgmghcos180mgh，即物体克服重力做功为mgh.又因为wgep1ep2mgh，所以wg0，ep12，且第一个斜面光滑，第二个斜面粗糙由顶端滑到底端的过程中，重力对物体做的功分别为形w1和w2，重力势能的变化量分别为ep1和ep2，则()aw1w2bw1ep2dep1ep2,解析：两个物体的质量相等，重力相等，又初、末位置的高度差相等，所以重力做的功相等，重力势能的变化量相等，故选项a正确，b、c、d错误答案：a,6.质量为m的物体从地面上方h高处由静止释放，落在地面后出现一个深度为h的坑，如图所示，在此过程中()a重力对物体做功为mghb重力对物体做功为mg(hh)c物体的重力势能减少了mg(hh)d物体的重力势能增加了mg(hh),解析：从初位置到末位置小球的高度下降了hh，所以物体的重力做功为wgmg(hh)，故a错，b正确；重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功，所以epmg(hh)，故c正确，d错误答案：bc,提高练,7.如图所示，一个质量为m的物本放在水平面上，物体上方连接一根自然长度为l，劲度系数为k的轻弹簧，现用手拉着弹簧的上端p点(开始时弹簧处于原长)缓慢竖直向上提升，直到物体离开地面一定高度，在这一过程中p点的位移是h，则物体的重力势能增加了(),答案：c,8世界著名撑杆跳高运动员乌克兰名将布勃卡身高1.83m，体重80kg，他曾多次打破撑杆跳高世界纪录，目前仍保持着6.14m的室外世界纪录请你探究以下两个问题(g取10m/s2)(1)他跳过6.14m时，至少克服重力做多少功？(2)他的重力势能改变了多少？,(2)根据重力做功与重力势能变化的关系可知，他的重力势能增加了4180j.,答案：(1)4180j(2)