高考物理总复习主题三机械能及其守恒定律3.4重力势能市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

3.4重力势能学习目标关键提炼1.了解重力势能概念，会用重力势能定义进行计算。1个概念——重力势能1个关系——重力做功与重力势能改变关系2.知道重力势能改变和重力做功关系，知道重力做功与路径无关。3.知道重力势能相对性。1/31一、重力做功1.做功表示式：WG＝mgh＝mgh1－mgh2，式中h指初位置与末位置________；h1、h2分别指________、________高度。2.做功正负：物体下降时重力做______功；物体被举高时重力做______功。3.做功特点：物体运动时，重力对它做功只跟它_______ _____位置相关，而跟物体运动________无关。高度差初位置末位置正负起点和终点路径2/31思维拓展如图1所表示，将质量为m物块从A移到B能够有以下情景：情景1：沿着AOB路径①移动。情景2：沿着直线AB路径②移动。情景3：沿着任意曲线ACB路径③移动。(1)沿着上述三条路径移动物块，重力做功分别是多少？(2)结合上面讨论，分析重力做功有什么特点。图13/314/31二、重力势能和重力势能相对性1.定义：物体所受重力与所处高度乘积。2.大小：表示式：Ep＝________；单位：________，符号：J。3.标矢性：重力势能是________，只有大小，没有方向。4.重力做功与重力势能改变关系(1)表示式：WG＝____________＝－ΔEp。mgh焦耳标量Ep1－Ep25/31(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。重力做负功也能够说成物体______________。5.重力势能相对性：重力势能总是相对选定___________而言(该平面常称为___________)。Ep＝mgh中h是物体重心相对参考平面高度。参考平面选择不一样，则物体高度h不一样，重力势能大小也就不一样。正功降低负功增加克服重力做功参考平面零势能面6/31思维拓展如图2所表示，幼稚园儿童们正在兴高采烈地玩滑梯。(1)儿童在滑梯最高点时重力势能一定为正值吗？在地面上时重力势能一定为零吗？(2)儿童沿滑梯下滑时，重力势能怎么改变？儿童从最高点滑落到地面过程中重力势能改变与参考平面选取相关吗？答案(1)不一定，若选最高点为参考平面，则儿童在最高点重力势能为零，在地面上重力势能为负。(2)沿滑梯下滑，儿童重力势能减小，重力势能改变与参考平面选取无关。

图27/31重力势能与重力势能改变[关键点归纳]1.重力势能三性(1)标量性：重力势能是标量，只有大小，没有方向，但有正、负。重力势能正、负含义：正、负值分别表示物体处于参考平面上方和下方。(2)相对性：表示式Ep＝mgh中h是相对于参考平面高度，故重力势能也含有相对性。计算重力势能时必须要选取参考平面，处于参考平面上任何物体重力势能都为零。8/31 (3)系统性：重力是地球对物体吸引而产生，假如没有地球对物体吸引，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含有。平时所说“物体重力势能”只是一个简化说法。2.重力势能改变绝对性：物体在两个高度不一样位置时，因为高度差一定，重力势能之差也是一定，即物体重力势能改变与参考平面选取无关。9/31[精典示例][例1]

如图3所表示，桌面距地面高度为0.8m，一物体质量为2kg，放在桌面上方0.4m支架上，则(1)以桌面为零势能参考平面，计算物体含有重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能降低多少？(2)以地面为零势能参考平面，计算物体含有重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能降低多少？(3)以上计算结果说明什么？图310/31解析

(1)以桌面为零势能参考平面，物体距离零势能参考平面高度h1＝0.4m，因而物体含有重力势能Ep1＝mgh1＝2×9.8×0.4J＝7.84J。物体落至地面时，物体重力势能Ep2＝mgh2＝2×9.8×(－0.8)J＝－15.68J。所以物体在此过程中重力势能降低许ΔEp＝Ep1－Ep2＝7.84J－(－15.68)J＝23.52J。11/31(2)以地面为零势能参考平面，物体距离零势能参考平面高度h1′＝(0.4＋0.8)m＝1.2m。因而物体含有重力势能Ep1′＝mgh1′＝2×9.8×1.2J＝23.52J。物体落至地面时重力势能Ep2′＝0。在此过程中物体重力势能降低许ΔEp′＝Ep1′－Ep2′＝23.52J－0＝23.52J。(3)经过上面计算可知，重力势能是相正确，它大小与零势能参考平面选取相关，而重力势能改变是绝正确，它与零势能参考平面选取无关，其改变值与重力对物体做功多少相关。答案

(1)7.84J

23.52J

(2)23.52J

23.52J

(3)看法析

12/31方法总结(1)计算物体重力势能，必须首先选定零势能面。(2)零势能面以下重力势能均为负值，“＋”、“－”号代表重力势能大小，所以，比较大小时，一定要带着“＋”、“－”号进行比较。13/31[针对训练1]

以下关于重力势能说法正确是(

)A.物体位置一旦确定，它重力势能大小也随之确定B.物体与零势能面距离越大，它重力势能也越大C.一个物体重力势能从－5J改变到－3J，重力势能增加了D.在地面上物体含有重力势能一定等于零14/31解析物体重力势能与参考平面相关，同一物体在同一位置相对不一样参考平面重力势能不一样，A错误；物体在零势能面以上，距零势能面距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，距零势能面距离越大，重力势能越小，B错误；重力势能中正、负号表示大小，－5J重力势能小于－3J重力势能，C正确；只有选地面为零势能面时，地面上物体重力势能才为零，不然不为零，D错误。答案C15/31重力做功与重力势能改变关系[关键点归纳]重力做功与重力势能比较概念项目重力做功重力势能物理意义重力对物体做功由物体与地球相互作用产生，且由它们之间相对位置决定能表示式WG＝mgΔhEp＝mgh16/31影响大小原因重力mg和初、末位置高度差Δh重力mg和相对参考平面高度h特点只与初、末位置高度差相关，与路径及参考平面选择无关与参考平面选择相关，同一位置物体，选择不一样参考平面，其重力势能值不一样过程量状态量联络重力做功过程是重力势能改变过程，重力做正功，重力势能降低，重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力势能就改变多少，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp17/31图4(1)小球由A点运动到C点过程中，重力做功为多少？(2)重力势能降低了多少？18/3119/31方法总结(1)判断重力做功正负方法：若物体向上运动或有竖直向上分位移，重力做负功；若物体向下运动或有竖直向下分位移，重力做正功。(2)重力势能改变仅与重力做功相关，与是否受其它力及其它力是否做功无关。20/31[针对训练2](·吉林高一检测)(多项选择)关于重力势能和重力做功叙述，正确是(

)A.物体克服重力做功等于重力势能增加量B.重力做功与路径无关，只取决于始末点位置C.在同一高度，将某物体沿不一样方向抛出，从抛出到落至同一水平地面过程，重力势能改变一定相等D.重力势能等于零物体，不可能对别物体做功21/31解析物体克服重力做功等于重力势能增加量，故A正确；重力做功与路径无关，只取决于始末点位置，故B正确；在同一高度，将物体沿不一样方向抛出，从抛出到落地过程中，重力做功相等，物体所降低重力势能一定相等，故C正确；重力势能含有相对性，重力势能大小与零势能面选取相关，重力势能等于零物体，能够对别物体做功，故D错误。答案

ABC22/311.(·安庆高一检测)(多项选择)在空中某点，将三个质量相等小球以相同速率v水平抛出、竖直上抛、竖直下抛，则从抛出点到落地点，以下说法中正确是(

)A.重力做功相同B.重力平均功率相同C.竖直下抛小球重力平均功率最大D.落地时重力瞬时功率相同23/31解析三种情况下竖直方向上位移相同，重力做功相等，故A正确；竖直下抛小球落地所用时间最短，而重力做功相等，所以竖直下抛小球重力平均功率最大，故B错误，C正确；三种情况下，小球落地时速度大小相同，但速度方向与竖直方向夹角不一样，所以重力瞬时功率不相同，故D错误。答案

AC24/312.某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中皮球滑落，球从A点滚到了山脚下B点，高度标识如图5所表示，则以下说法正确是(

)A.从A到B曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做功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功C.从A到B重力做功mg(H＋h)D.从A到B重力做功mgH图525/31解析重力对物体所做功只与初、末位置高度差相关，大小为WG＝mgH，故正确选项为D。答案

D26/313.(·开封高一检测)一实心正方体铁块与一实心正方体木块质量相等，将它们放在水平地面上，以下结论正确是(以水平地面为零势能面)(

)A.铁块重力势能大于木块重力势能B.铁块重力势能小于木块重力势能C.铁块重力势能等于木块重力势能D.上述三种情况都有可能解析因为铁块密度大于木块密度，质量相等时，铁块体积小于木块体积，所以铁块重心低于木块重心，可得铁块重力势能小于木块重力势能，故B正确。答案

B27/314.质量