物理（人教版必修2）课件第7章第4节重力势能

第七章机械能守恒定律第4节重力势能学习目标重点难点1.认识重力做功与路径无关的特点．2．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算．3．理解重力做功与重力势能变化的关系.1.重力势能的概念及计算是本节的重点．2．重力势能的变化和重力做功的关系是本节的难点.一、重力做的功阅读教材“重力做的功”部分，回答下列问题．1．如图所示，将质量为m的物块从A移到B可以有以下不同路径，分别求出沿不同路径移动物体时，重力做的功．(1)沿着AOB路径①移动．提示：AO段重力的功W1＝mgh，OB段重力的功W2＝0，故整个过程重力的功W＝mgh．(2)沿着直线AB路径②移动．提示：设AB长为l，则重力的功W＝mglcos(90°－α)＝mglsinα＝mgh．2．归纳：重力做的功(1)特点：只跟物体运动的__________和__________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．3．思考：重力做的功跟物体是否受其他力及运动状态有关吗？提示：无关．初末位置

物体质量

路径

mgh

mg·(h1－h2)

二、重力势能1．定义：物体由于被__________而具有的能．2．大小：等于物体所受______________的乘积，表达式为__________．3．单位：__________，与功的单位相同．举高

重力与高度

Ep＝mgh

焦耳

4．重力做功与重力势能变化的关系(1)表达式：WG＝___________________．(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，________________，即WG＜0，Ep1＜Ep2.重力做负功也叫作__________________．Ep1－Ep2＝－ΔEp

正功

减小

重力势能

增大

克服重力

做功

5．思考：重力做的功与重力势能的变化关系与物体是否受其他力及物体的运动状态有关吗？提示：无关．三、重力势能的相对性和系统性1．有一个质量为m的物体放在三楼顶，每层楼高为h，则该物体的重力势能为多大？提示：参考系不同，重力势能也不同．以一楼地面为参考平面，Ep＝3mgh；以二楼地面为参考平面，Ep＝2mgh；以三楼地面为参考平面，Ep＝mgh；以三楼楼顶为参考平面，Ep＝0．2．同一个物体在同一位置的重力势能为什么会有不同的值？提示：是由于所选参考平面不同造成的．3．归纳(1)重力势能具有相对性，是与__________的选取有关的，把重力势能为_______的水平面叫零势能面．通常以水平地面为零势能面．(2)对选定的参考平面而言，物体在参考面以上，高度为正值，重力势能也为_______值，物体在参与平面以下，重力势能为_______值．(3)系统性：重力势能是地球和物体所组成的系统所共有的．参考平面

零

正

负

4．思考：如图所示，一个质量为1kg的小球从高度为H＝1m的桌面上方＝2m处释放后落地．(g取10m/s2)试结合上述情景，讨论下列问题：(1)分别以地面、桌面及释放点所在水平面为参考平面求出小球在释放点、落地时的重力势能及重力势能的变化量并填入下列表格中.提示：30

20

0

0－10－30－30－30－30参考平面重力势能及其变化地面桌面释放点所在水平面小球在释放点时的重力势能Ep1＝____JEp1＝____JEp1＝____J小球落地时的重力势能Ep2＝____JEp2＝_____JEp2＝___J重力势能的变化量ΔEp＝Ep2－Ep1＝____JΔEp＝Ep2－Ep1＝____JΔEp＝Ep2－Ep1＝_____J(2)根据表格分析：①相对于不同的参考平面，重力势能是否相同？这说明重力势能具有什么性质？②重力势能的正负有什么含义？③重力势能的变化量与参考平面的选择是否有关？这说明重力势能变化量具有什么性质？提示：①相对于不同的参考平面，重力势能不同．这说明重力势能具有相对性，相对于不同的参考平面，同一物体在同一位置的重力势能不同．②重力势能正、负的含义：重力势能是标量，只有大小，没有方向．正号表示物体在参考平面的上方，重力势能比零大；负号表示物体在参考平面的下方，重力势能小于零．即重力势能的正、负表示大小．③重力势能的变化量与参考平面的选择无关，说明重力势能的变化量具有绝对性．探究一重力做功的特点 在高处的某一点将三个质量相同的小球以相同的速率v0分别上抛、平抛、斜抛，那么以下说法中正确的是(

)A．从抛出到落地过程中，重力对它们所做的功都相等B．因物体的轨迹不同，重力做功不相等C．从抛出到落地过程中，重力对它们做功的平均功率都相等D．如果考虑空气阻力，则从抛出到落地过程中，重力做功不相等解析：由于重力做功与路径无关，只与初末位置高度差有关，三个小球初、末位置的高度差相同，所以重力做功都相等，选项A正确，选项B、D错误；三个小球在空中运动时间不一样，所以平均功率不相等，选项C错误．答案：A【题后总结】重力做功的特点是与路径无关．1．将一物体由A点移至B点，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．与物体发生的竖直位移有关解析：重力做功只与重力方向上发生的位移有关，与物体运动所经过的路径和运动状态都没有关系．答案：D探究二重力势能与重力势能的变化 关于重力势能，下列说法中正确的是(

)A．有A、B两个物体，相对于同一参考平面，A物体所处的高度是B物体的2倍，则A物体的重力势能的数值一定是B物体的2倍B．从同一高度将某一物体以相同的速度竖直上抛和平抛，从抛出到落地时，物体重力势能的变化是相等的C．有一物体从楼顶落到地面，如果受到空气阻力作用，那么物体重力势能的减少量小于物体自由下落时重力势能的减少量D．重力做功时，不仅与物体运动的高度有关，还与物体运动的路径有关解析：由Ep＝mgh可知，只有当mA＝mB时，A物体的重力势能的数值才是B物体的2倍，故选项A错误；重力做功与路径无关，仅由初、末位置的高度差决定，且重力做的功在数值上等于重力势能的变化量，与物体是否受其他外力无关，故选项B正确，选项C、D错误．答案：B【题后总结】

(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．2．关于重力势能，下列说法正确的是(

)A．某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的B．只要重力做功，重力势能一定变化C．物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变D．重力势能为零的物体，不可能对别的物体做功解析：选取不同的零势能面，则同一位置的物体的重力势能是不同的，故选项A错误；重力势能的改变量等于重力做功的多少，故若重力做功，重力势能一定发生变化，故选项B正确；物体若在竖直方向做匀速直线运动，物体的高度变化，重力势能也会发生变化，故选项C错误；重力势能的大小是相对于零势能面的高度决定的，重力势能为零只能说明物体处于零势能面上，它对其下方的物体同样可以做功，故选项D错误．答案：B一、重力做功的特点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，重力做功的大小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，与其他因素无关，所以只要起点和终点的位置确定，不论沿着什么路径由起点到终点，重力做功都相同．二、重力势能的相对性、标矢性和系统性重力势能相对性重力势能总是相对选定的参考面而言的(该平面通常称为零势能面)标矢性标量．重力势能为mgh，其正负表示重力势能大小．物体在参考平面上方时，重力势能为正值，在参考平面下方时，重力势能为负值系统性重力势能是物体与地球所组成的系统共有的三、重力做功与重力势能的区别与联系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的相互作用，且由它们之间的相对位置决定的表达式WG＝mgΔhEp＝mgh影响大小的因素重力mg和初、末位置的高度差Δh重力mg