【课件】重力势能 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

一颗鸟蛋的威力有多大？一颗鸟蛋的威力有多大？有较大的能量有较大的能量（重力势能）（重力势能）2 2 2 2重力势能目标与地位核心素养要求核心素养要求1、知道重力做功与路径无关的特点。、知道重力做功与路径无关的特点。2、理解重力势能的概念及与重力做功的、理解重力势能的概念及与重力做功的关系，会用重力势能的定义式进行计算。关系，会用重力势能的定义式进行计算。3、理解重力势能的相对性和系统性。、理解重力势能的相对性和系统性。地位地位1、学习后面的机械能守恒定律的基础。、学习后面的机械能守恒定律的基础。2、电学中的电势能与本节内容有类比关系。、电学中的电势能与本节内容有类比关系。回顾上节课讲的功的知识还记得吗？上节课讲的功的知识还记得吗？1.1.做功的条件做功的条件作用在物体上的力作用在物体上的力2.2.功的功的计算公式（恒力）：计算公式（恒力）：W=FLcosW=FLcos3.3.功是功是标量标量，但，但有正负有正负。动力动力阻力阻力物体在力的方向上移动的位移物体在力的方向上移动的位移4.4.功功是是能量转化能量转化的量度。的量度。2.12.12.12.1重力做功LABBBAA重力重力做功做功探索ABh1h2h1 2 3微元微元法：法：把曲线分割把曲线分割成无数段，成无数段，每一段相当每一段相当于直线于直线WG1=Gh=mgh=mgh1-mgh2WG2=Glcos=mgh=mgh1-mgh2WG3=G(h1+h2+)=mg(h1+h2+)=mgh=mgh1-mgh2h1h2h3总结：总结：WG=Gh=mgh=mgh初初-mgh末末三种不同方式从三种不同方式从三种不同方式从三种不同方式从20202020楼到楼到楼到楼到1 1 1 1楼楼楼楼你的重力做功你的重力做功你的重力做功你的重力做功一样吗一样吗一样吗一样吗？从？从？从？从1 1 1 1楼到楼到楼到楼到20202020楼呢？楼呢？楼呢？楼呢？思考重力做功的特点重力做功的特点2 2、重力重力做功特点：与路径做功特点：与路径无关，无关，只取决于初末位置。只取决于初末位置。不论不论光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，只要只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同初末状态的高度差相同，重力做的功就相同1 1、重力做功计算式：、重力做功计算式：小结WGmgh=mgh初初mgh末末物体物体运动运动时重力做时重力做的的功功数值上等于数值上等于重力与高度差的乘积重力与高度差的乘积。向低处运动时，重力做正功；向高处运动向低处运动时，重力做正功；向高处运动时，重力时，重力做负功。做负功。hh末末h初初AB练习 例例1.质质量量为为m的的小小球球从从距距离离地地面面高高为为h处处由由静静止止下下落落，碰碰地地后后弹弹起起的的高高度度为为h，然然后后下下落落，又又弹弹起起高高度度为为h，已已知知重重力加速度为力加速度为g，空气阻力大小始终为，空气阻力大小始终为f，在此过程中，求：，在此过程中，求：空气阻力对小球做的功？空气阻力对小球做的功？重力对小球做的功？重力对小球做的功？空气阻力做功空气阻力做功为为Wf=-f(h+0.5h+0.5h+0.25h)=-2.25 f h 重力做功与路径无关，只与初末位置有关重力做功与路径无关，只与初末位置有关，WG=mg(h-0.25h)=0.75mgh练习练练1.起重机起重机将质量为将质量为100kg的物体从地面提升到的物体从地面提升到10m高处。取高处。取g=9.8m/s2。在这个过程中，重力。在这个过程中，重力做做功功 J。物体升高，所以重力物体升高，所以重力对对物体物体做负功。做负功。WG=mgh =1009.810 J =9.8103J解：解：练习练练2.如如图图所所示示，质质量量关关系系为为m1m2m3的的三三个个小小球球分分别别沿沿三三条条不不同同的的轨轨道道1、2、3由由离离地地高高h的的A点点滑滑到到同同一一水水平平面面上上，轨轨道道1、3是是光光滑滑的的，轨轨道道2是是粗粗糙糙的的，重重力力对对小小球球做做功功分分别别为为W1、W2、W3，则则下下列列判断正确的判断正确的是是（）A.W1W2W3 B.W1W3W2C.W1W2W3 D.W1W2W3D2.22.22.22.2重力势能回顾初中学过有关重力势能的哪些知识？初中学过有关重力势能的哪些知识？1、物体、物体由于被举高而具有的由于被举高而具有的能量叫重力势能。能量叫重力势能。2、物体、物体的质量越大、所处的的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。位置越高，重力势能就越大。定性定性定量定量WGmgh=mgh初初mgh末末说明：说明：(1(1)单位：焦耳，单位：焦耳，1J=1kgm/s-2m(2 2)h：物体重心到零势能面的：物体重心到零势能面的高度，高度，可正可负可正可负(3 3)标量标量、状态量，、状态量，只有大小没有只有大小没有方向方向但但有有正负正负，其，其正负正负表示大小表示大小。重力势能重力势能新知表达式表达式：大小大小：等于：等于物体重力和高度的乘积物体重力和高度的乘积Ep=Gh=mgh高度是绝对的吗？珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰海拔高度海拔高度海拔高度海拔高度8844.438844.43米米死海的海拔高度死海的海拔高度死海的海拔高度死海的海拔高度-415-415米米米米重力势能的相对性重力势能的相对性新知1 1、参考平面、参考平面要确定物体的重力势能，必须要确定物体的重力势能，必须先选定某先选定某一一水平面作为参考平水平面作为参考平面面（重力势能重力势能取取为零）。为零）。注：参考平面的选取是任意注：参考平面的选取是任意的的（方便性原则），通常（方便性原则），通常选取地面选取地面或较低的位置作为参考或较低的位置作为参考平面（零平面（零势能面势能面）2 2、重力势能的、重力势能的正负（正负（代表大小代表大小）(1(1)在在参考平面上方的物体参考平面上方的物体，h0，Ep0；(2)2)在在参考平面下方的物体参考平面下方的物体，h0，Ep0。hhhA AEPA=2mghEPA=0EPA=-=-mgh参考面参考面参考面参考面参考面参考面参考面参考面参考面参考面参考面参考面思考 脑筋急转弯：脑筋急转弯：人从五楼窗台上跳下来，为何平安无事？人从五楼窗台上跳下来，为何平安无事？向里跳到五楼的地板上。向里跳到五楼的地板上。算一算：算一算：若人的质量为若人的质量为50kg，五，五楼窗台距五楼地面的高度为楼窗台距五楼地面的高度为1m，距楼外地面的高度为，距楼外地面的高度为16m，g=10m/s2。则：。则：1、相对五楼地面，人的重力势能是多少？、相对五楼地面，人的重力势能是多少？2、相对楼外地面，人的重力势能是多少、相对楼外地面，人的重力势能是多少?500J8000J练习例例2.下列关于重力势能的说法中正确的下列关于重力势能的说法中正确的是是（）A.重力势能重力势能Ep12J，Ep23J，则，则Ep1与与Ep2方向相反方向相反B.同同一物体重力势能一物体重力势能Ep12 J，Ep23 J，则，则Ep1Ep2C.在在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同一定不同D.重力势能重力势能是标量，负值没有意义是标量，负值没有意义B2.32.32.32.3重力做功与重力势能变化的关系人人向下向下运动：运动：重力重力做做 功功，重力势能重力势能 。人人向上向上运动运动：重力重力做做 功功，重力势能，重力势能 。正正减少减少 负负增加增加重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系WGmgh=mgh初初mgh末末WG0Ep0WG0Ep0重力做功是重力势能变化的量度！重力做功是重力势能变化的量度！=Ep初初-Ep末末=-EPEp减小减小Ep增加增加总结重力做的功等于重力势能的减少量。重力做的功等于重力势能的减少量。练习 例例3.质量质量 0.5 kg的的小球，从桌面以上小球，从桌面以上 h1=1.2m的的A点点落到地落到地面面的的B点点，桌面高，桌面高 h2=0.8m。试完成下面的。试完成下面的表格。表格。(g=10 m/s2)h1h2AB所选择所选择的参考的参考平面平面小球在小球在A点的点的重力势重力势能能小球在小球在B点的点的重力势重力势能能整个下落整个下落过程中小过程中小球重力做球重力做的功的功整个下落过整个下落过程中小球重程中小球重力势能的变力势能的变化量化量桌面桌面地面地面6 J 10 J-4 J 0 10 J 10 J 减少10 J 减少10 J 重力势能具有相对性，重力势能的变化量具有绝对性。重力势能具有相对性，重力势能的变化量具有绝对性。追问：如果追问：如果下落时有空气阻力，表中的数据是否会改变？下落时有空气阻力，表中的数据是否会改变？练练3 3.质质量量为为m的的小小球球，从从离离桌桌面面H高高处处由由静静止止下下落落桌桌面面离离地地面面高高度度为为h，重重力力加加速速度度为为g，如如图图所所示示，若若以以桌桌面面为为参参考考平平面面，那那么么小小球球落落地地时时的的重重力力势势能能及及整整个个下下落过程中重力势能的变化分别落过程中重力势能的变化分别为为（）A.mgh，减少，减少mg(Hh)B.mgh，增加，增加mg(Hh)C.mgh，减少，减少mg(Hh)D.mgh，增加，增加mg(Hh)练习C2.42.42.42.4重力势能的系统性分析：分析：EpEpmghmghG Gmg mg mmgghh由于地球对物体的吸引而产生的由于地球对物体的吸引而产生的决定于物体决定于物体决定于地球决定于地球反映了物体与地球间的相对位置关系反映了物体与地球间的相对位置关系想一想：想一想：重力势能跟重力做功密切相关，重力势能跟重力做功密切相关，如果没有如果没有了重力，物体还有重力势能吗？了重力，物体还有重力势能吗？Ep=mgh没有！没有！总结1.重力做功：WG=mgh特点：与路径无关，只与起点和终点的高度差有关2.重力势能：Ep=mgh3.重力做功与重力势能变化的关系：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。关系式：WG=EP初 -EP末=-EP4.重力势能是相对的，正负表示大小，重力势能的变化是绝对的。5.重力势能是地球与物体组成“系统”所共有的。重力势能拓展练习 如如图图在在光光滑滑的的桌桌面面上上有有一一根根均均匀匀柔柔软软的的绳绳子子，质质量量为为m，长长度度为为L，绳绳子子的的悬悬于于桌桌面面以以下下。则则从从绳绳子子开开始始下下滑滑至至刚刚好好全全部部离离开开桌桌面面的的过过程程中中，绳绳子子的的重重力力势势能能减减小小了了多多少少？（重重力加速度为力加速度为g，桌面离地足够高），桌面离地足够高）选择选择桌面为参考平面：桌面为参考平面：末态：末态：Ep2=(mg)(-L/2)=-mgL/2初态：初态：Ep1=0+(0.25mg)(-L/8)=-mgL/32重力势能减少量为重力势能减少量为：Ep1-Ep2=-15mgL/32 跳高运动过竿形式的发展历程，从重力势能的角度跳高运动过竿形式的发展历程，从重力势能的角度讨论不同过竿动作的技术特点，背越式跳高的优点讨论不同过竿动作的技术特点，背越式跳高的优点。撑杆跳除了与重力势能有关，还与什么能有关？撑杆跳除了与重力势能有关，还与什么能有关？课后思考