【公开课】重力势能+课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

第第2节节 重力势能重力势能第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律学习目标学习目标1 1、知道重力势能的表达式，知道重力做功与重力势能变化、知道重力势能的表达式，知道重力做功与重力势能变化的关系，进一步深化功能联系的观点。的关系，进一步深化功能联系的观点。2 2、知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即具有相、知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即具有相对性；知道重力势能的变化量与参考平面的选取无关。对性；知道重力势能的变化量与参考平面的选取无关。3 3、知道重力势能是物体与地球共有的，即具有系统性。、知道重力势能是物体与地球共有的，即具有系统性。4 4、知道弹性势能的概念及影响因素。、知道弹性势能的概念及影响因素。思考与讨论思考与讨论初初中中我我们们已已经经定定性性地地学学习习了了重重力力势势能能，物物体体的的质质量量越越大大、所所处处的位置越高，重力势能就越大的位置越高，重力势能就越大。这这一一节节我我们们来来进进一一步步定定量量地地研研究究重重力力势势能能。你你认认为为重重力力势势能能的的表达式应该是怎样的呢？表达式应该是怎样的呢？一、重力做的功一、重力做的功 当当物物体体的的高高度度发发生生变变化化时时，重重力力做做功功，势势能能发发生生变变化化：物物体体下下降降时时重重力力做做正正功功，势势能能减减小小；物物体体被被举举高高时时重重力力做做负负功功，势势能能增增大大。因因此此，重重力力势势能能与与重重力力做做功功密密切切相相关关，认认识识重重力力势势能能不不应应脱脱离离对对重重力力做做功功的的研究。研究。一、重力做的功一、重力做的功 设设一一个个质质量量为为m的的物物体体，从从与与地地面面高高度度为为h1的的位位置置A，竖竖直直向向下下运运动动到到高高度度为为h2的的位置位置B，这个过程中，这个过程中重力做的功重力做的功是是一、重力做的功一、重力做的功 质质量量为为m的的物物体体仍仍然然从从上上向向下下运运动动，高高度度由由h1降降为为h2，但但这这次次不不是是沿沿竖竖直直方方向向，而而是是沿沿着着一一个个斜斜面面向向下下运运动动到到B，再再水水平平运运动动到到B。物物体体沿沿斜斜面面运运动动的的距距离离是是l，在在这这一一过过程中重力做的功是程中重力做的功是从从B沿水平方向运动的沿水平方向运动的B的过程中，重力不做功。的过程中，重力不做功。思考与讨论思考与讨论 斜面是否斜面是否光滑光滑对计算对计算“重力做的功重力做的功”有影响吗？有影响吗？因因为为重重力力做做功功只只与与重重力力的的大大小小和和在在重重力力的的方方向向上上通通过的距离（即高度）有关，与其他因素无关。过的距离（即高度）有关，与其他因素无关。没有影响没有影响一、重力做的功一、重力做的功 分分析析表表明明，物物体体运运动动时时，重重力力对对它它做做的的功功只只跟跟它它的的起起点点和和终终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。也也就就是是说说，只只要要起起点点和和终终点点的的位位置置不不变变，不不论论物物体体沿沿什什么么路路径径运动，重力所做的功都相同。运动，重力所做的功都相同。功功等等于于物物体体所所受受的的重重力力跟跟起起点点高高度度的的乘乘积积mgh1与与跟跟终终点点高高度度的乘积的乘积 mgh2 两者之差。两者之差。看看起起来来，物物体体所所受受的的重重力力mg与与它它所所处处位位置置的的高高度度h的的乘乘积积mgh，具有特殊的意义。，具有特殊的意义。二、重力势能二、重力势能 mgh的特殊意义在于它一方面与重力做的功密切相关，的特殊意义在于它一方面与重力做的功密切相关，另一方面它随着高度的增加而增加、随着质量的增加而增另一方面它随着高度的增加而增加、随着质量的增加而增加，恰与前述重力势能的特征一致。加，恰与前述重力势能的特征一致。因此，我们把因此，我们把 mgh 叫作物体的叫作物体的重力势能重力势能，常用，常用Ep表示，表示，即即二、重力势能二、重力势能 重力势能是重力势能是标量标量，其单位与功的单位相同，在国际单，其单位与功的单位相同，在国际单位中都是位中都是焦耳焦耳，符号为，符号为J。重力做的功与重力势能的关系可以写为重力做的功与重力势能的关系可以写为 Ep1表示物体在表示物体在初位置初位置的重力势能，的重力势能，Ep2表示物体在表示物体在末位置末位置的重力势能。的重力势能。二、重力势能二、重力势能 当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即力势能减少，即 当物体由低处运动到高处时，重力做负功，当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即重力势能增加，即思考与讨论思考与讨论 若若重力做的功与路径有关重力做的功与路径有关，即对应于同样的起，即对应于同样的起点和终点，重力对同一物体所做的功，随物体运动点和终点，重力对同一物体所做的功，随物体运动路径的不同而不同，我们还能把路径的不同而不同，我们还能把 mgh 叫作物体的叫作物体的重力势能重力势能吗？为什么？吗？为什么？不不能能。因因为为如如果果重重力力做做的的功功与与路路径径有有关关，物物体体从从同同样样的的起起点点沿沿不不同同的的路路径径运运动动到到同同样样的的终终点点，重重力力做做功功不不同同，沿沿不不同同的的路路径径有有不不同同的的量量，不一定等于不一定等于mgh1 mgh2，所以就不能把，所以就不能把mgh叫作物体的重力势能了。叫作物体的重力势能了。拓展学习拓展学习 物体沿曲面滑下时重力做的功物体沿曲面滑下时重力做的功三、重力势能的相对性三、重力势能的相对性1.1.参考平面：参考平面：物体的重力势能总是相对于物体的重力势能总是相对于某一水平面某一水平面来说的，来说的，这个水平面叫作参考平面。这个水平面叫作参考平面。对参考平面的理解：对参考平面的理解：（1 1）在这个参考平面上，物体的）在这个参考平面上，物体的重力势能取为零重力势能取为零，参考平面，参考平面又称又称零势能面零势能面。（2 2）选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的，计算时必须选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的，计算时必须选选定参考平面定参考平面，但这并不影响问题的研究。，但这并不影响问题的研究。（3 3）参考平面的选取是参考平面的选取是任意的任意的，可视问题的，可视问题的方便方便而定。而定。（4 4）通常选择地面为参考平面。通常选择地面为参考平面。三、重力势能的相对性三、重力势能的相对性重力势能是重力势能是标量标量，但有，但有正负正负，且，且正负表示大小正负表示大小。（1）若物体在参考平面，若物体在参考平面，h=0，Ep=0。（2）若物体在参考平面上方，若物体在参考平面上方，h0，Ep0。（3）若物体在参考平面下方，若物体在参考平面下方，h0，Ep0。2.2.重力势能的重力势能的相对性相对性三、重力势能的相对性三、重力势能的相对性如图所示，质量为如图所示，质量为0.5kg的小球，从的小球，从A点下落到地面上的点下落到地面上的B点，点，h1为为1.2m，桌面高，桌面高h2为为0.8m，g取取10m/s2。选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值不同，选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值不同，对一个确定的过程，对一个确定的过程，WG和和EP与参考平面的选取无关。与参考平面的选取无关。3.3.重力势能的重力势能的绝对性绝对性所选择所选择的参考的参考平面平面小球在小球在A点重力点重力势能势能小球在小球在B点重力势点重力势能能整个下落过整个下落过程小球重力程小球重力做的功做的功整个下落过程整个下落过程小球重力势能小球重力势能的变化量的变化量 桌面桌面 地面地面 6J10J -4J010J10J-10J-10J三、重力势能的相对性三、重力势能的相对性 重力势能是重力势能是地球与物体所组成的地球与物体所组成的“系系统统”所共有的所共有的，而不是地球上的物体单独，而不是地球上的物体单独具有的。平常只说物体具有的重力势能，具有的。平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。是一种简化的说法。4.4.重力势能的重力势能的系统性系统性巩固训练巩固训练下列关于重力势能的说法正确的是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一个物体的重力势能从5 J变化到变化到3 J，重力势能增加了，重力势能增加了D.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零在地面上的物体具有的重力势能一定等于零例：例：C巩固训练巩固训练质量为质量为20 kg的铁板、厚度不计，平放在二楼的地面上。二楼的铁板、厚度不计，平放在二楼的地面上。二楼地面与楼外地面的高度差约为地面与楼外地面的高度差约为3 m。这块铁板相对二楼地面和。这块铁板相对二楼地面和楼外地面的重力势能分别为楼外地面的重力势能分别为()A600 J、0 B0、600 JC1 200 J、0 D0、1 200 J例：例：B四、弹性势能四、弹性势能 这些物体都发生了这些物体都发生了弹性形变弹性形变，每个物体的每个物体的各部分之间都有弹力各部分之间都有弹力的相互作用。的相互作用。四、弹性势能四、弹性势能1.1.概念：概念：发生发生弹性形变弹性形变的物体的各部分之间，由于有的物体的各部分之间，由于有弹力的弹力的相互作用相互作用，也具有势能，这种势能叫作，也具有势能，这种势能叫作弹性势能弹性势能。2.2.对弹性势能的理解：对弹性势能的理解：（1 1）系系统统性性：弹弹性性势势能能是是发发生生弹弹性性形形变变的的物物体体上上所所有有质质点点因因相相对对位位置置改改变变和和发发生生弹弹力力作作用用而而具具有有的的能能量量，因因此此弹弹性性势势能能具有系统性。具有系统性。（2 2）相相对对性性：弹弹性性势势能能的的大大小小与与选选定定的的零零势势能能位位置置有有关关，对对于弹簧，一般规定弹簧处于原长为其零势能的位置。于弹簧，一般规定弹簧处于原长为其零势能的位置。四、弹性势能四、弹性势能4.4.弹性势能与弹力做功的关系弹性势能与弹力做功的关系（1 1）弹力做正功时，弹性势能减小。）弹力做正功时，弹性势能减小。（2 2）弹力做负功时，弹性势能增大。）弹力做负功时，弹性势能增大。（3 3）弹力做功与弹性势能变化的关系为）弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹弹=-EP。3.3.弹性势能跟弹性势能跟弹性形变的大小弹性形变的大小有关，还跟弹簧的有关，还跟弹簧的劲度系数劲度系数有关。有关。巩固训练巩固训练(多选多选)关于弹性势能，下列说法中正确的是关于弹性势能，下列说法中正确的是()A.任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能B.任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变C.物体只要发生形变，就一定具有弹性势能物体只要发生形变，就一定具有弹性势能D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关例：例：AB课堂小结课堂小结一、重力做的功一、重力做的功1.1.表达式：表达式：2.2.只跟它的只跟它的 有关，而跟物体运动的有关，而跟物体运动的 无关。无关。1.1.表达式：表达式：2.2.国际单位：国际单位：焦耳焦耳，简称，简称焦焦，符号是，符号是J3.3.重力做的功与重力势能的关系：重力做的功与重力势能的关系：二、重力势能二、重力势能起点和终点的位置起点和终点的位置路径路径课堂小结课堂小结三、重力势能的相对性三、重力势能的相对性1.1.参考平面参考平面2.2.重力势能的相对性重力势能的相对性3.3.重力势能的绝对性重力势能的绝对性4.4.重力势能的系统性重力势能的系统性1.1.概念：概念：四、弹性势能四、弹性势能2.2.弹性势能跟弹性势能跟 有关，还跟弹簧的有关，还跟弹簧的 有关。有关。3.3.弹力做功与弹性势能变化的关系为弹力做功与弹性势能变化的关系为 。发生发生弹性形变弹性形变的物体的各部分之间，由于有的物体的各部分之间，由于有弹力的弹力的相互作用相互作用，也具有势能，这种势能叫作，也具有势能，这种势能叫作弹性势能弹性势能。弹性形变的大小弹性形变的大小劲度系数劲度系数W弹弹 =-EP