《【高中物理】重力势能(课件) 高中物理同步备课（人教版2019必修第二册）.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中物理】重力势能(课件) 高中物理同步备课（人教版2019必修第二册）.pptx（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第八章 机械能守恒定律8.2.1 重力势能2022-20232022-2023学年高中物理同步备课必修第二册目录contents重力做功01010202重力势能0303重力做功与重力势能的关系0404重力势能的系统性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。震撼的雪崩这个陨石坑是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
2、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陨石的冲击力鸡蛋的威力为什么雪崩能造成很大的危害？为什么陨石能撞击出很大的坑？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？问题与思考重力做功01佛山市第一中学 物理科动静分明 立志成才问：小明从问：小明从问：小明从问：小明从1 1 1 1楼到楼到楼到楼到3 3 3 3楼，哪种方楼，哪种方楼，哪种方楼，哪种方式他的重力做功最少？式他的重力做功最少？式他的重力做功最少？式他的重力做功最少？想一想佛山市第一中学 物理科动静分明 立志成才Lh1h2 hAAABBB竖直下落沿斜线运动沿曲线运动1.1.探究重力做功的特点探究重力
3、做功的特点物体竖直下落物体竖直下落物体沿斜线运动物体沿斜线运动物体沿曲线运动物体沿曲线运动物体物体竖直竖直下落下落 从从 A 到到 BAhBh1h2WG=mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2 G物体沿斜线运动物体沿斜线运动 从从A到到BABhLh1h2WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2G物体物体沿曲线沿曲线运动运动 从从A到到Bh1h2h3ABhW1=mglcos1=mg h 1W=W1+W2+W3+W=mg h 1+mg h 2+mg h 3+=mg（h 1+h 2+h 3)=mgh=mgh1mgh2h1h2Ah 1l放大放大微元法微元法ABmg甲甲h
4、ABmg乙乙BA丙丙起起 点点终终 点点=mg(h1h2)=mgh=mgh1mgh2以上三种类型总结：以上三种类型总结：微元法微元法重力做功的特点：重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点起点和和终点终点的位置有关，而跟的位置有关，而跟物体运动的物体运动的路径路径无关。无关。即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。表达式：表达式：WG mgh=mgh1mgh2hh2h1AB重力做功的特点是重力做功的特点是与运动的具体路径无关与运动的具体路径无关，只与初末状，只与初末状态物体的高度差有关，态物体的高度差有关，不论
5、光滑还是粗糙路径，也不论是直线不论光滑还是粗糙路径，也不论是直线还是曲线运动，不论是否受到其他力的作用，还是曲线运动，不论是否受到其他力的作用，只要初末状态的只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同高度差相同，重力做的功就相同【例题例题】如图所示，质量为如图所示，质量为 50 kg 的人沿着的人沿着 L=100 m、倾角为、倾角为 30的坡路的坡路匀速从坡顶跑到坡底，重力对他所做的功是多少？（匀速从坡顶跑到坡底，重力对他所做的功是多少？（g 取取 10 m/s2）解：重力对物体做的功为解：重力对物体做的功为WG=mgh =501050 J =25000 J300【例题例题】如图所示，质量为如
6、图所示，质量为m的小球从高度为的小球从高度为h处的斜面上的处的斜面上的A点滚下经过水点滚下经过水平面平面BC后，再滚上另一斜面，当它达到高度为后，再滚上另一斜面，当它达到高度为h/4的的D点时，速度为零，在这点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为个过程中，重力做功为（）A.mgh/4B.3mgh/4C.mghD.0BADBC【例题例题】一质量为一质量为5kg的小球从的小球从5m高处下落高处下落,碰撞地面后弹起碰撞地面后弹起,每次弹起的每次弹起的高度比下落高度低高度比下落高度低1m,求求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功少功?(g=9.8
7、m/s2)解解:小球下落高度为小球下落高度为5m=59.85J=245J=mgh 佛山市第一中学 物理科动静分明 立志成才特殊意义在于：特殊意义在于：（1）与重力做功密切相关）与重力做功密切相关（2）随高度的变化而变化）随高度的变化而变化分析表达式分析表达式 WG=mgh=mgh1-mgh2，请思考请思考“mgh”具有什么特殊意义？具有什么特殊意义？hh2h1AB 可见可见,重力做的功等于重力做的功等于mgh这个量的变化这个量的变化.在物理学中，在物理学中，mgh 是一个由特殊意义的是一个由特殊意义的物理量物理量.就用这个物理量表示就用这个物理量表示物体的物体的重力势能重力势能。重力势能02佛
8、山市第一中学 物理科动静分明 立志成才1.定义定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。2.大小大小：物体的重力势能等于它所受物体的重力势能等于它所受重力重力与所处与所处高度高度的乘积。的乘积。（参考平面（参考平面零势能面）零势能面）3.单位单位：焦焦（耳）（耳）J 1 J=1 kgms-2m=1 Nm4.重力势能是标量重力势能是标量：只有大小没有方向，但有正、：只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示大小。负，其正、负表示大小。（h 物体重心到零势能面的高度）物体重心到零势能面的高度）Ep=mgh佛山市第一中学 物理科动静分明 立志成才5.重力势能
9、的相对性：重力势能的相对性：（1）由于高度）由于高度h是相对的，所以重力势能也是相对的，计算重力势能之是相对的，所以重力势能也是相对的，计算重力势能之前需要先选定前需要先选定0势能势能参考平面。参考平面。（4）参考平面（零势能面）的选取是任意的，通常选择地面作为参考平面。）参考平面（零势能面）的选取是任意的，通常选择地面作为参考平面。（2）参考平面：选定某一个水平面，并把这个水平面的高度定为零，则）参考平面：选定某一个水平面，并把这个水平面的高度定为零，则物体在该平面上的重力势能为零。物体在该平面上的重力势能为零。(又称零势面又称零势面)（3）对选定的参考平面而言：在参考平面）对选定的参考平面
10、而言：在参考平面上方上方的物体，高度是的物体，高度是正值正值，重力，重力势能也是势能也是正值正值；在参考平面；在参考平面下方下方的物体，高度是的物体，高度是负值负值，重力势能也是，重力势能也是负值负值。若物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平若物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。面上具有的重力势能要少。佛山市第一中学 物理科动静分明 立志成才参考平面参考平面参考平面参考平面00h 0Ep 0h 0Ep 0，则，则EP1EP2,重力势能减少重力势能减少，重力势，重力势能减少的数量等于重力做的功。能减少的数量等于重力做的功。
11、(2)物体物体上升上升，重力做负功重力做负功，WG0，则，则EP1EP2，重力势能增加重力势能增加，重力势，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功能增加的数量等于物体克服重力所做的功(重力做负功重力做负功)。说明：说明：【例题例题1】起重机把一质量为起重机把一质量为200kg的物体，从距地面高为的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀的高度匀速运到高为速运到高为h2=3m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，变的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，变化多少？化多少？结论结论1：物体下降，重力做正功，重力势能减少，物体下降，重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力
12、做的功。减少的重力势能等于重力做的功。分析：分析：重力做功为：重力做功为：WG=mg(h1-h2)=14000J重力势能减少重力势能减少：Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=14000J物体向下运动，重力物体向下运动，重力做正功，重力势能减少。做正功，重力势能减少。【例题例题2】起重机把一质量为起重机把一质量为200kg的物体，从距地面高为的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速的高度匀速运到高为运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，变化的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，变化了多少？了多少？分析：分析：重力做功为：重力做功为：WG=mg(h1-h2)
13、=14000J物体克服重力做了物体克服重力做了14000J的功的功结结论论2：物物体体上上升升，重重力力做做负负功功，重重力力势势能能增增加加,增增加加的重力势能等于物体克服重力所做的功。的重力势能等于物体克服重力所做的功。重力势能增加重力势能增加:Ep2-Ep1=mgh2-mgh1=14000J物体向上运动，重力物体向上运动，重力做负功，重力势能增加。做负功，重力势能增加。佛山市第一中学 物理科动静分明 立志成才【例题例题】情景一：小明中午回到宿舍，在离地高为情景一：小明中午回到宿舍，在离地高为h1=0.4m的下铺脱鞋之后，的下铺脱鞋之后，爬上离地高为爬上离地高为h2=1.8m的上铺睡觉。已
14、知小明的质量的上铺睡觉。已知小明的质量m=50kg，g=10 m/s2。请问：这个过程中，请问：这个过程中，（1）小明的重力做了多少功？）小明的重力做了多少功？（2）小明的重力势能）小明的重力势能变化量变化量多少？多少？解解（1）重力做负功：）重力做负功：WG=-mgh=-700 J （2）Ep=mgh末末-mgh初初=mg(h末末-h初初)=700 J 佛山市第一中学 物理科动静分明 立志成才 情景二：小明午睡结束后，从离地高为情景二：小明午睡结束后，从离地高为h1=1.8m的上铺，爬到离地高为的上铺，爬到离地高为h2=0.4m的上铺穿鞋。已知小明的质量的上铺穿鞋。已知小明的质量m=50kg
15、，g=10 m/s2。请问：这个过程中，请问：这个过程中，（1）小明的重力做了多少功？）小明的重力做了多少功？（2）小明的重力势能）小明的重力势能变化量变化量多少？多少？解解（1）重力做正功：）重力做正功：WG=mgh=700 J （2）Ep=mgh末末-mgh初初=mg(h末末-h初初)=-700 J 重力势能的系统性04 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，用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，重力势能是物体与地重力势能是物体与地球所组成的球所组成的“系
16、统系统”所共有的。所共有的。平常只说物体具有的重力势能，是一种简平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。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！典例分析051.关于重力势能的几种理解，正确的是（关于重力势能的几种理解，正确的是（）A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功B.相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题有关重力势能的问题C.在同一高度将物体不论
17、向何方向抛出，只要抛出时的初速度大小相同，则落在同一高度将物体不论向何方向抛出，只要抛出时的初速度大小相同，则落地时减少的重力势能必相等地时减少的重力势能必相等D.放在地面的物体，它的重力势能一定等于零放在地面的物体，它的重力势能一定等于零 BC小试牛刀2.物体在运动过程中，克服重力做功物体在运动过程中，克服重力做功50J，则，则()A重力做功为重力做功为50JB物体的重力势能一定增加物体的重力势能一定增加50JC物体的重力势能一定减少物体的重力势能一定减少50JD重力做功为重力做功为-50JBDBD小试牛刀3.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重力势能只跟
18、物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关重力势能只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关B重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关C重力势能是矢量，当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少重力势能是矢量，当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少D重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的ABDABD小试牛刀4.关于重力势能的说法正确的是：关于重力势能的说法正确的是：()A.重力势能只由重力决定重力势能只由重力决定 B.重力势能不能有负值重力势能不能有负值
19、 C.重力势能的大小是相对的重力势能的大小是相对的D.物体在两位置上重力势能之差是绝对的物体在两位置上重力势能之差是绝对的CD 小试牛刀5.关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是（）A.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；B.物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；C.地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；D.重力做功的多少与参考平面的选取无关。重力做功的多少与参考平面的选取无关。AB
20、D小试牛刀6、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和光滑斜面和光滑斜面AC下滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的下滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的B、C、D三点。关于三点。关于重力的做功情况，下列说法正确的是（）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D D小试牛刀7 7、西双湖风景区内的十七孔桥（如图甲
21、）是除水晶塔之外的又一标志性建筑，它、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，更是联系东西两方景区的交通要冲，其模型可简化为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点运动到点运动到B B点点的过程中，以下说法正确的是（）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，
22、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C C小试牛刀8、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。现用水平向左的悬挂于天花板上。现用水平向左的力力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
23、动力F到竖直向上的过程中，到竖直向上的过程中，下列说法正确的是（）下列说法正确的是（）AOA段轻绳的张力段轻绳的张力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D D小试牛刀9 9、如、如图是可爱的毛毛虫外出觅食的示意图，缓慢经过一边长为图是可爱的毛毛虫外出觅食的示意图，缓慢经过一边长为 L L 的的等边三角形山丘，已知其身长为等边三角形山丘，已知其身长为3 L3 L，总质量为，总质量为m m，如图其头部刚到达，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
24、到山顶到头最高点，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的过程中毛毛虫的重力势能变化量为（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 mgLmgLB B小试牛刀10、福建、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（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）所）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约）所示。同一楼层内部通过直径约50m的圆形廊道连接。若将质量为的圆形廊道连接。若
25、将质量为100kg的防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处，处，再用再用100s沿廊道运送到沿廊道运送到N处，如图（处，如图（c）所示。重力加速度大小取）所示。重力加速度大小取10m/s2，则（），则（）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5400JB该物资从该物资从M处被运送到处被运送到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78500JC从从M处沿圆形廊道运动到处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为处，位移大小为78.5mD从从M处沿圆形廊道运动到处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为处，平均速率为0.5m/sA A小试牛刀