《重力势能》课件

2重力势能物理观念(1)知道重力做功的特点。(2)理解重力势能的表达式。(3)了解弹性势能的概念及决定因素。科学思维(1)通过不同路径重力做功的分析，归纳出重力做功与路径无关的

特点。(2)通过重力做功与重力势能变化的关系体会功能关系。(3)知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。科学态度与责任熟练掌握具体应用中重力做功和重力势能的特点和计算方法。核心素养点击mgΔh有关无关mgh焦耳J③重力做功与重力势能及其变化的关系WG＝__________＝－ΔEp。即：重力做正功，重力势能_____；重力做负功，重力势能_____。④重力势能的相对性a．物体的重力势能总是相对于某一_______来说的，这个_______叫作参考平面。在参考平面上，物体的重力势能取为0。b．选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是_____的。c．对选定的参考平面而言，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值；重力势能的正负表示大小。Ep1－Ep2减少增加水平面水平面不同2．判断(1)同一物体在不同高度时，重力势能不同。

()(2)重力做功与物体的位移有关。

(

)(3)重力做功WG＝－20J时，物体的重力势能减小20J。

()(4)只要有重力做功，重力势能就一定增加。

()

图8.2-1√×××解析：重力做功与路径无关，取决于物体初、末位置，且与物体受不受其他力无关。重力势能的变化量只取决于重力做的功，因此，三种情况下重力做功相同，重力势能的变化量也相同，故B、C正确。答案：BC

二、弹性势能1．填一填(1)弹性势能：发生_____形变的物体的各部分之间，由于有_____的相互作用而具有的势能。(2)影响弹性势能大小的因素：①弹簧的________；②弹簧的_________。(3)势能：势能也叫_____，与相互作用的物体的_____位置有关。①重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的。②弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的。2．判断(1)弹性势能与弹簧的弹性形变量和劲度系数有关。

()(2)不同的弹簧发生相同的形变量时，弹性势能变化量不同。

()(3)弹簧被压缩时，弹性势能为负，弹簧被拉伸时，弹性势能为正。

()弹性弹力形变量劲度系数位能相对√√×3．选一选(多选)关于弹性势能，下列说法正确的是

(

)A．发生弹性形变的物体具有弹性势能B．只有弹簧在发生形变时才具有弹性势能C．弹性势能可以与其他形式的能相互转化D．弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳解析：发生弹性形变的物体的各部分之间由于有弹力的相互作用而具有弹性势能，故A正确，B错误；弹性势能跟重力势能一样，可以与其他形式的能相互转化，故C正确；能的单位跟功的单位相同，在国际单位制中的单位是焦耳，故D正确。答案：ACD

(1)瀑布和水电站的水从高处流下，水的重力势能怎样变化？是不是水的落差越大，水的重力势能就越大？(2)跳水运动员先高高跃起再落入水中，怎样比较运动员在不同位置重力势能的大小？重力势能的大小与哪些因素有关？提示：(1)瀑布和水电站的水从高处流下，水的重力势能减小。重力势能具有相对性，水的落差越大，重力势能不一定大，水的重力势能变化越大。(2)选择相同的零势能面，比较运动员在不同位置重力势能的大小。重力势能的大小与质量及相对于零势能面的高度有关。

【重难释解】1．重力势能的理解状态量重力势能是状态量，与物体所处的位置(或时刻)相对应标矢性重力势能是标量，只有大小，没有方向，但有正负。正值表示物体处于参考平面上方，负值表示物体处于参考平面下方相对性重力势能Ep＝mgh，高度h的相对性决定了重力势能具有相对性。重力势能的大小与参考平面的选取有关系统性重力是地球对物体吸引而产生的，所以重力势能是物体和地球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

图8.2-3A．mgh，减少mg(H－h) B．mgh，增加mg(H＋h)C．－mgh，增加mg(H－h)D．－mgh，减少mg(H＋h)[答案]

D[迁移·发散]在典例1中：(1)若选地面为参考平面，则小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化量如何？(2)若选释放点所在平面为参考平面，则小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化量如何？(3)比较以上的结果，你能得出什么结论？解析：(1)若选地面为参考平面，落地时重力势能为0，整个过程中重力势能减少mg(H＋h)。(2)若选释放点所在平面为参考平面，落地时重力势能为－mg(H＋h)，整个过程中重力势能减少mg(H＋h)。(3)根据以上的结果可知，重力势能具有相对性，但重力势能的变化量具有绝对性，与参考平面的选取无关。答案：见解析

【素养训练】1．下列关于重力势能的说法正确的是

(

)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，重力势能增加了D．地面上的物体的重力势能一定等于0解析：物体的重力势能与参考平面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同，故A错误；物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，距零势能面的距离越大，重力势能越小，故B错误；重力势能中的正、负号表示大小，－5J的重力势能小于－3J的重力势能，故C正确；只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为0，否则不为0，D错误。

答案：C

2．两个质量相等的实心铁球与实心木球，将它们放在同一水平地面上，下列

结论正确的是

(

)A．铁球的重力势能大于木球的重力势能

B．铁球的重力势能等于木球的重力势能C．铁球的重力势能小于木球的重力势能D．木球的重力势能不会大于铁球的重力势能解析：因为铁球和木球的密度不同，所以质量相等的实心铁球和实心木球，木球的体积较大，放在同一水平地面上时，木球的重心高，因此，木球的重力势能大于铁球的重力势能，故C正确。答案：C

3．一棵苹果树上有一个质量为0.3kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A处先落到地面C处最后滚入沟底D处。A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图8.2-4所示。以地面C为零势能面，g取10m/s2，则该苹果从A处落下到D处的过程中，重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是

(

)图8.2-4A．15.6J和9J

B．9J和－9JC．15.6J和－9J D．15.6J和－15.6J解析：以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Ep＝mgh＝0.3×10×(－3.0)J＝－9J。苹果从A处落下到D处的过程中重力势能的减少量ΔEp＝mgΔh＝0.3×10×(0.7＋1.5＋3.0)J＝15.6J，故C正确。答案：C

(2)游客从水面爬上滑梯最高点的过程中重力做正功还是负功？重力势能是增加还是减少？提示：(1)游客沿滑梯滑下的过程中重力做正功，重力势能减少。(2)游客从水面爬上滑梯最高点的过程中重力做负功，重力势能增加。【重难释解】1．重力做功与重力势能的比较比较内容

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产生，且由它们之间的相对位置决定的能表达式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和相对参考平面的高度h特点只与初、末位置的高度差有关，与路径及参考平面的选择无关与参考平面的选择有关，同一位置的物体，选择不同的参考平面，其重力势能的值不同过程量状态量[答案]

(1)－40J

(2)50J重力势能减少了50J图8.2-6答案：D

图8.2-7答案：C答案：减少了mgL图8.2-8图8.2-9(1)人拉弹簧时对弹簧做什么功？弹簧的弹性势能怎么变化？(2)在弹簧弹性限度内，人将两组不同的拉力器拉伸相同的长度，克服弹力做功一样多吗？弹性势能的变化一样大吗？提示：(1)人对弹簧做正功，弹簧的弹性势能增加。(2)两组不同的拉力器中弹簧的劲度系数不同，拉伸相同的长度，克服弹力做功不一样多，弹性势能的变化不一样大。

图8.2-10图8.2-11

[解析]

F＝kx，故A正确；弹簧开始被压缩时弹力较小，发生相同的位移时弹力做的功较少，弹簧的压缩量变大时，物体移动相同的距离做的功较多，故B正确；物体压缩弹簧的过程，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，弹力做负功，弹性势能增加，故C错误，D正确。[答案]

ABD

答案：B

图8.2-12解析：弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增大；重力做正功，重力势能减少，故A正确。答案：A

答案：C

换用不同劲度系数的弹簧做此实验，看看小纸帽弹起的高度又有什么不同。图8.2-13提示：用力越大，弹簧产生的弹性形变越大，小纸帽弹起的高度越高；用劲度系数越大的弹簧，在相同弹性形变下，小纸帽弹起的高度越高。答案：C2．如图8.2-15所示，撑竿跳是运动会中常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑竿跳起过程的说法正确的是

(

)图8.2-15A．运动员撑竿刚刚触地时，竿弹性势能最大B．运动员撑竿跳起到达最高点时，竿弹性势能最大C．运动员撑竿触地后上升到最高点之前某时刻，竿弹性势能最大D．以上说法均有可能

解析：竿形变量最大时，其弹性势能最大，竿刚触地时没有形变，人到最高点时，竿已由弯曲到基本完全伸直。故C正确。答案：C

图8.2-16解析：整个过程中，重力一直做正功，重力势能一直减小；人从高空落下到弹性绳子达到原长的过程中，弹性绳子不做功，此后弹性绳子一直做负功，弹性势能一直增加，故D正确。答案：D

知识点1重力做功的计算答案1.如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则

(

)A.沿轨道1滑下重力做的功多B.沿轨道2滑下重力做的功多C.沿轨道3滑下重力做的功多D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多1.D

物体重力所做的功只与物体初末位置的高度差有关,与路径无关,故选项D正确。知识点1重力做功的计算答案

知识点2重力势能答案3.[江苏省淮安市期中考试]将一颗石子投入到湖中,石子从湖面沉入湖底的过程中,用Ep表示重力势能,h表示石子到湖面的距离,以湖面为零势能面,下列图像能正确反映Ep和h之间关系的是

(

)3.B

以湖面为零势能面,h表示石子到湖面的距离,故重力势能可表示为Ep=-mgh,选项B正确。知识点2重力势能答案

知识点2重力势能答案5.[河南省临颍县联考]“木牛流马”是三国时期蜀汉丞相诸葛亮发明的运输工具,分为木牛与流马。若用木牛沿崎岖山道运输50kg谷物,30min后谷物上升的高度为10m,取重力加速度大小g=10m/s2,则关于谷物,下列说法正确的是

(

)A.重力做了5×103J的功B.谷物克服重力做了-5×103J的功C.重力势能增加了-5×103JD.重力势能减少了-5×103J5.D

根据公式WG=mgΔh可知,运输过程中,重力做功为WG=50×10×(-10)J=-5×103J,即谷物克服重力做了5×103J的功,选项AB错误;重力做了5×103J的负功,根据重力做功和重力势能的关系可知,重力势能增加5×103J,即重力势能减小-5×103J,选项C错误,D正确。知识点2重力势能答案6.(多选)[重庆市质量检测]如图所示为家用撮箕的示意图,撮箕的M、N两面相互垂直,一玩具篮球放于撮箕内与M、N两面均接触(不计它们间的摩擦),N表面对篮球的作用力为FN。在撮箕从图示位置开始绕O1O2轴旋转90°至N面竖直的过程中,下列说法正确的是

(

)A.FN一直减小B.FN先增大后减小C.玩具篮球的重力势能保持不变D.玩具篮球的重力势能先增大后减小6.AD

设某时刻N面与水平面的夹角为θ,则FN=mgcosθ,在撮箕从题图示位置开始绕O1O2轴旋转90°至N面竖直的过程中,θ变大,则FN变小,选项A正确,B错误。玩具篮球的重心距离地面的高度先增大后减小,则它的重力势能先增大后减小,选项C错误,D正确。知识点2重力势能答案

知识点3重力势能的相对性和系统性答案8.关于重力势能的说法,正确的是

(

)A.重力势能只由地球上的物体决定B.重力势能不能有负值C.在某高度质量一定的物体,重力势能是一定的D.重力势能是相对的,只有参考平面选定后,重力势能才确定8.D

重力势能是物体和地球共同具有的,A错误;重力势能的大小是相对于参考平面来讲的,所以可以有负值,参考平面选定后,重力势能才能确定,BC错误,D正确。知识点4匀质链条类的重力势能答案

知识点4匀质链条类的重力势能答案

知识点4匀质链条类的重力势能答案11.如图所示,总长为2m的光滑匀质铁链质量为10kg,跨过一光滑的轻质定滑轮(滑轮半径远小于铁链长度)。开始时铁链的两底端相齐,当略有扰动时某一端开始下落。问∶在铁链刚开始下落到铁链刚脱离滑轮这一过程中,重力对铁链做了多少功?重力势能如何变化?(g取10m/s2)11.答案

50J减少50J解∶如图所示,开始下落时链条重心在A处,离开滑轮时重心位置在B处,即重心下降了h=0.5m。所以重力做功WG=mgh=10×10×0.5J=50J。易知重力势能减少50J。知识点5弹性势能答案12.[河南省鹤壁市月考]关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是

(

)A.当弹簧变长时,它的弹性势能一定增加B.当弹簧变短时,它的弹性势能一定减少C.在拉伸长度相同时,劲度系数越大的弹簧,它的弹性势能越大D.弹簧拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能12.C

如果弹簧原来处于压缩状态,那么当它恢复原长时,它的弹性势能减小,当它变短时,它的弹性势能增大,弹簧拉伸时的弹性势能可能大于、小于或等于压缩时的弹性势能,需根据形变量来判定,所以选项ABD错误;当拉伸长度相同时,劲度系数越大的弹簧,需要克服弹力做的功越多,弹簧的弹性势能越大,选项C正确。知识点5弹性势能13.[重庆凤鸣山中学期中考试]图甲是玩家玩“蹦极”游戏过程中的某一时刻照片,玩家将一根弹性绳子的一端系在身上,另一端固定在高处,然后从高处跳下。图乙是玩家到达最低点时的情况,其中AB为弹性绳子的原长,C点是弹力等于重力的位置,D点是玩家所到达的最低点。对于玩家离开跳台至最低点的过程中,下列说法正确的是

(

)A.玩家从A到B做自由落体运动,从B到D做减