【高中物理】重力势能（教学课件） 高一物理同步备课（人教版2019必修第二册）.pptx

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1、010203目录重力做的功重力势能问题与思考04总结提升第一部分：问题与思考一、认识自然当山坡积雪内部的内聚力抗拒不了它所受到的重力拉引时，便向下滑动，引起大量雪体崩塌的自然现象叫雪崩。雪雪 崩崩雪崩对登山者、当地居民和旅游者是一种很严重的威胁。雪崩对登山者、当地居民和旅游者是一种很严重的威胁。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为3050米的流星撞击地面的结果。这颗铁质流星重约50万千克、速度达到20千米秒，爆炸力相当于2000万千克TNT，据说，坑中可以安放下20个足球场。美国内华达州亚利桑那美国内华达州亚利桑那陨石坑陨石坑二、陨石的冲击力三、鸡蛋的威力为什么雪崩能造成很大的危害？为什么陨石能

2、撞击出很大的坑？为何要拒绝高空抛物？水力发电站为什么要修建很高的大坝？四、问题与思考第二部分：重力做的功一、问题与思考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、所所处处的的位位置越高，重力势能就越大。置越高，重力势能就越大。这一节我们来进一步定量地研究这一节我们来进一步定量地研究重力势能重力势能。你认为重力势能的表达。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？式应该是怎样的呢？二、感受重力势能2.2.一个一个7.5kg7.5kg的铅球从离手的铅球从离手10cm10cm落下和从离手落下和从离手1m1m处落下，你会有什么感受处落下，你会有什么感受?

3、猜想猜想:重力势能的大小可能与哪些因素有关呢重力势能的大小可能与哪些因素有关呢?物体的重量物体的重量G G1.1.在天花板上在天花板上,用细线悬挂一个用细线悬挂一个乒乓球乒乓球,你会有何感觉？你会有何感觉？高度不变，若用这根线悬挂的是高度不变，若用这根线悬挂的是7.5kg7.5kg的的铅球铅球呢呢?物体的高度物体的高度h h三、情景分析1物体竖直下落（物体竖直下落（A A 到到 B B）AhBh1h2WG=mgh=mg(h1h2)=mgh1mgh2 四、情景分析2AChLh1h2WG=mgLcos =mgh=mg(h1h2)=mgh1mgh2物体沿斜线运动物体沿斜线运动（A A 到到 C C）

4、物体沿曲线运动物体沿曲线运动 （A A 到到 C C）A Ah 1lh h1 1h h2 2h h3 3A AC Ch hh1h2五、情景分析1六、重力做功的特点三种情形重力做的功均为三种情形重力做的功均为WGmgh=mgh1mgh2分析表明，物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置分析表明，物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。功等于物体所受的重力跟起点高度的有关，而跟物体运动的路径无关。功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积乘积mgh1与跟终点高度的乘积与跟终点高度的乘积mgh2两者之差。两者之差。第三部分：重力势能一、重力做功 重力做功重

5、力做功与路径无关与路径无关,只跟始末只跟始末位置的位置的高度差高度差有关。有关。可见可见,物体所受的重力物体所受的重力 mg与与它所处的位置的高度它所处的位置的高度h的乘积的乘积 mgh 一定具有特殊的意义一定具有特殊的意义。物理上把物理上把 mgh 就叫作物体的就叫作物体的重力势能重力势能。二、重力势能1.1.概念：物体由于被举高而具有的能叫概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能重力势能。3 3.国际单位：焦耳国际单位：焦耳(J J)1kgm/s1kgm/s2 2m=1Nm=1Jm=1Nm=1J2 2.大小：大小：Ep=mgh4 4.重力势能是重力势能是标量标量，状态量状态量。三、重力做功

6、与重力势能的关系WGEP初初EP末末=Ep1.当物体由高处向低处运动时：当物体由高处向低处运动时：重力做正功，重力做正功，即即WG，EP初初EP末末 重力势能减小，重力势能减小，且减少的重力势能等于重力做且减少的重力势能等于重力做的正功。的正功。2.2.当物体由低处向高处运动时：当物体由低处向高处运动时：重力做负功，重力做负功，即即WG，EP初初EP末末 重力势能增大重力势能增大,且增加的重力势能且增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。等于物体克服重力所做的功。重力做功对重力做功对应着重力势应着重力势能的变化能的变化 WGmgh=mgh1mgh2四、重力势能的相对性1.1.参考平面：参考平面

7、：人为选定的人为选定的高度定为零高度定为零水平面。水平面。说明：说明：（1 1）在参考平面上，物体的）在参考平面上，物体的重力势能为零重力势能为零(又称零势能面又称零势能面)。（2 2）重力势能具有相对性，计算时必须事先重力势能具有相对性，计算时必须事先选定参考平面。选定参考平面。（3 3）参考平面的选取是参考平面的选取是任意任意的，视问题处理的，视问题处理方便方便为原则；为原则；通常选择地面或最低点为参考平面。通常选择地面或最低点为参考平面。2.2.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 1）若物体在参考面，若物体在参考面，h=0h=0故故E

8、Ep p=0=0（2 2）若物体在参考面上方，则若物体在参考面上方，则h h0 0为正值为正值，E Ep p也是正值也是正值；（3 3）若物体在参考面下方，则若物体在参考面下方，则h h0 0为负值为负值，E Ep p也是负值也是负值；四、重力势能的相对性五、重力势能的系统性 物体重力势能与重力做功密切相关，而重力是地球与物体间的物体重力势能与重力做功密切相关，而重力是地球与物体间的相互作用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，相互作用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，重力势重力势能是物体与地球所组成的能是物体与地球所组成的“系统系统”所共有的。所共有的。平常只说物体具有的平常

9、只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。重力势能，是一种简化的说法。物体说：物体说：重重力势能是我力势能是我自己的！自己的！地球说：朋友地球说：朋友这是咱们俩的！这是咱们俩的！参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功下落过程小球重力势能变化量桌面地面 6J6J10J10J -4J-4J0 010J10J10J10J-10J-10J-10J-10Jh1h2AB选取不同的参考平面选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同物体的重力势能的数值不同,对对一个确定的过程，一个确定的过程，W WG G和和E EP P与参考平面的选择无关。与参考平面的选择无关。EEp p的绝对性

10、的绝对性六、重力势能的绝对性第四部分：总结提升课堂小结重力重力做功做功重力重力势能势能重力势能重力势能的性质的性质与与路径无关路径无关，只与起点和，只与起点和终点的终点的竖直高度差竖直高度差有关有关WG=EP初初 -EP末末1.1.重力势能是重力势能是相对相对的的,正负表示正负表示大小大小,重力势重力势能的变化能的变化是是绝对绝对的。的。2.2.重力势能是地球与重力势能是地球与物体组成物体组成“系统系统”所共所共有的。有的。Ep=mgh课堂练习【练习【练习1】如图所示，质量为如图所示，质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的五分

11、之三，她在上半身的质量约为全身质量的五分之三，她在1 min内做了内做了50个仰卧起坐，个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为每次上半身重心上升的距离均为0.3 m，则她每次坐起克服重力做的功，则她每次坐起克服重力做的功W和仰卧起坐的功率和仰卧起坐的功率P约为（）约为（）AW=150 J，P=125 WBW=150 J，P=250 WCW=90 J，P=75 WDW=90 J，P=150 W【参考答案参考答案】C C课堂练习【练习【练习2】如图所示，一物体从如图所示，一物体从A点出发，分别沿粗糙斜面点出发，分别沿粗糙斜面AB和光滑和光滑斜面斜面AC下滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的下

12、滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的B、C、D三三点。关于重力的做功情况，下列说法正确的是（）点。关于重力的做功情况，下列说法正确的是（）A沿沿AB面滑下时，重力做功最多面滑下时，重力做功最多B沿沿AC面滑下时，重力做功最多面滑下时，重力做功最多C沿沿AD抛物线运动时，重力做功最多抛物线运动时，重力做功最多D三种情况下运动时，重力做的功相等三种情况下运动时，重力做的功相等【参考答案参考答案】D D课堂练习【练习【练习3 3】西双湖风景区内的十七孔桥（如图甲）是除水晶塔之外的又一标志性建西双湖风景区内的十七孔桥（如图甲）是除水晶塔之外的又一标志性建筑，它不仅是南北两湖的分界点，更是联系东西两

13、方景区的交通要冲，其模型可筑，它不仅是南北两湖的分界点，更是联系东西两方景区的交通要冲，其模型可简化为图乙、已知孔桥的拱高为简化为图乙、已知孔桥的拱高为h h，A A、B B两点在同一水平面上、一游客在由两点在同一水平面上、一游客在由A A点运点运动到动到B B点的过程中，以下说法正确的是（）点的过程中，以下说法正确的是（）A A游客的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功游客的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功B B游客的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功游客的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功C C游客的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功游客的重力势能先

14、增大后减小，重力先做负功后做正功D D游客在整个运动过程中重力做的总功不为零游客在整个运动过程中重力做的总功不为零【参考答案参考答案】C C课堂练习【练习【练习4】如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体用轻绳的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。现用悬挂于天花板上。现用水平向左的力水平向左的力F拉动轻绳的中点拉动轻绳的中点O，使物体静止于图示位置，此时力，使物体静止于图示位置，此时力F的大小小于的大小小于mg。若保持力。若保持力F的大小不变，沿顺时针方向缓慢转动力的大小不变，沿顺时针方向缓慢转动力F到到竖直向上的过程中，下列说法正确的是（）竖直向上的过程中，下列说法正确的是（）AOA段轻绳的张力段

15、轻绳的张力FOA逐渐变大逐渐变大B物体受到的合力增大物体受到的合力增大C轻绳中点轻绳中点O的位置升高的位置升高D物体的重力势能相比初始状态减少物体的重力势能相比初始状态减少【参考答案参考答案】D D课堂练习【练习【练习5 5】如图是可爱的毛毛虫外出觅食的示意图，缓慢经过一边长如图是可爱的毛毛虫外出觅食的示意图，缓慢经过一边长为为 L L 的等边三角形山丘，已知其身长为的等边三角形山丘，已知其身长为3 L3 L，总质量为，总质量为m m，如图其头，如图其头部刚到达最高点，假设毛毛虫能一直贴着山丘前行，则从其头部刚到部刚到达最高点，假设毛毛虫能一直贴着山丘前行，则从其头部刚到山顶到头部刚到山丘底端

16、的过程中毛毛虫的重力势能变化量为（山顶到头部刚到山丘底端的过程中毛毛虫的重力势能变化量为（）A A mgL mgLB B mgLmgLC C mgL mgLD D mgLmgL【参考答案参考答案】B B课堂练习【练习【练习6 6】福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图（a a）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（b b）所示。同一楼层内部通过直径）所示。同一楼层内部通过直径约约50m50m的圆形廊道连接。若将质量为的圆形廊道连接。若将质量为100kg100kg的防

17、御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M M处，再用处，再用100s100s沿廊道运送到沿廊道运送到N N处，如图（处，如图（c c）所示。重力加速度大小取）所示。重力加速度大小取10m/s10m/s2 2，则（，则（）A A该物资从二楼地面被运送到四楼该物资从二楼地面被运送到四楼M M处的过程中，处的过程中，克服重力所做的功为克服重力所做的功为5400J5400JB B该物资从该物资从M M处被运送到处被运送到N N处的过程中，处的过程中，克服重力所做的功为克服重力所做的功为78500J78500JC C从从M M处沿圆形廊道运动到处沿圆形廊道运动到N N处，位移大小为处，位移大小为78.5m78.5mD D从从M M处沿圆形廊道运动到处沿圆形廊道运动到N N处，平均速率为处，平均速率为0.5m/s0.5m/s【参考答案参考答案】A A课堂练习THANKS感谢观看