重力勢(shì)能課件 新人教版必修2

1、第四節(jié)　重力勢(shì)能,課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解重力勢(shì)能的概念，掌握重力勢(shì)能的計(jì)算方法，知道重力勢(shì)能的相對(duì)性．2．知道重力做功和重力勢(shì)能的改變的關(guān)系．3．理解重力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)．重點(diǎn)難點(diǎn)：重力勢(shì)能的計(jì)算，重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系．,,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第四節(jié),,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,1．物體的高度發(fā)生變化時(shí)，重力要做功，物體被舉高時(shí)，重力做___功，物體下落時(shí)，重力做___

2、功．2．重力做功的特點(diǎn)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的____和____的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的____無關(guān)．,負(fù),正,起點(diǎn),終點(diǎn),路徑,二、重力勢(shì)能1．定義：物體由于______而具有的能量．2．大?。何矬w的重力勢(shì)能等于它所受____與所處____的乘積，表達(dá)式為________.3．單位：____，與功的單位相同．4．重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系,被舉高,重力,高度,Ep＝mgh,焦耳,表達(dá)式：WG＝Ep1－Ep2

3、(1)當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做__功，重力勢(shì)能____，即WG>0，Ep1>Ep2.(2)當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做__功，重力勢(shì)能____，即WG<0，Ep1<Ep2.重力做負(fù)功也叫做物體____________．,正,減小,增加,負(fù),克服重力做功,三、重力勢(shì)能的相對(duì)性1．參考平面：物體的重力勢(shì)能總是相對(duì)于某一______來說的，這個(gè)______叫做參考平面，在參考平面，物體的重力勢(shì)能等于0.

4、2．參考平面的選?。?1)選擇不同的參考平面，物體的重力勢(shì)能數(shù)值____，但物體在某固定的兩點(diǎn)間的重力勢(shì)能的差值____．,水平面,水平面,不同,相同,(2)參考平面上方的物體重力勢(shì)能為正，下方的物體重力勢(shì)能為負(fù)，負(fù)號(hào)表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢(shì)能比在參考平面上具有的少．說明：選擇哪一個(gè)面為參考平面，要根據(jù)具體情況而定，一般是以解決問題方便為原則．,四、勢(shì)能是系統(tǒng)所共有的重力勢(shì)能不是地球上的物體單獨(dú)具有的，重力勢(shì)能是地球與物體

5、所組成的“系統(tǒng)”共有的．說明：任何一種形式的勢(shì)能，如分子勢(shì)能、電勢(shì)能等都是系統(tǒng)所共有的．,核心要點(diǎn)突破,一、重力做功的特點(diǎn)1.探究過程：如圖7－4－1所示，質(zhì)量為m的物體經(jīng)三條不同的路徑，從高度是h1的位置運(yùn)動(dòng)到高度是h2的位置．圖7－4－1,第一次物體豎直向下運(yùn)動(dòng)(圖中路徑1)：重力所做的功WG＝mgh＝mg(h1－h(huán)2)＝mgh1－mgh2.第二次物體沿傾斜直線向下運(yùn)動(dòng)(圖中路徑2)：設(shè)傾斜直線與豎直方向成θ角，物體通過的距離

6、為l，則重力所做的功WG＝mglcosθ＝mgh＝mg(h1－h(huán)2)＝mgh1－mgh2.第三次物體沿任意路徑向下運(yùn)動(dòng)(圖中路徑3)：我們可以把整個(gè)路徑分成許多很短的間隔，每一小段都可看成一段傾斜的直線，則重力所做的功WG＝mgΔh1＋mgΔh2＋…＝mgh＝mg(h1－h(huán)2)＝mgh1－mgh2.,2．歸納總結(jié)：重力做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)，功的大小等于物重跟起點(diǎn)高度與終點(diǎn)高度之差的乘積．,二、對(duì)重力

7、勢(shì)能的理解1．重力勢(shì)能具有相對(duì)性重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝mgh中的h是指物體重心到參考平面的高度，因此重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)，在參考平面以上為正值，以下為負(fù)值，位于參考平面時(shí)為零．,2．重力勢(shì)能參考平面的選取是任意的視處理問題的方便而定，一般選取地面或物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所達(dá)到的最低點(diǎn)所在平面為零勢(shì)能參考平面．3．重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的盡管重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)，但重力勢(shì)能的變化量與參考平面的選取無關(guān)．,4．重力勢(shì)

8、能是系統(tǒng)共有的倘若沒有地球，就談不上重力，那么物體也就不可能具有重力勢(shì)能．所以，嚴(yán)格來說，重力勢(shì)能是地球和物體所組成的“系統(tǒng)”共有的，而不是物體單獨(dú)具有的．,特別提醒：重力勢(shì)能是標(biāo)量，只有大小沒有方向，但有正、負(fù)，其正、負(fù)表示與參考平面上物體勢(shì)能的相對(duì)大?。?即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．下列關(guān)于重力勢(shì)能的說法中正確的是(　　)A．物體的位置一旦確定，它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定B．物體與零勢(shì)能面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越

9、大C．一個(gè)物體的重力勢(shì)能從－5 J變化到－3 J，重力勢(shì)能變小了D．重力勢(shì)能減小時(shí)，重力對(duì)物體做正功,解析：選D.重力勢(shì)能Ep＝mgh，其中h表示物體所在位置相對(duì)參考平面的高度，具有相對(duì)性，當(dāng)物體的位置確定，但參考平面不同時(shí)，則相對(duì)高度h不同，所以重力勢(shì)能mgh也不同，A是錯(cuò)誤的；當(dāng)物體在參考平面下方時(shí)，物體與參考平面距離越大，重力勢(shì)能越小，所以B是錯(cuò)誤的；重力勢(shì)能是標(biāo)量，負(fù)號(hào)說明物體在參考平面下方，判斷其大小時(shí)，與數(shù)學(xué)上－5<

10、;－3的規(guī)律一致，所以B重力勢(shì)能由－5 J變?yōu)椋? J，重力勢(shì)能變大了，C是錯(cuò)誤的；物體的重力勢(shì)能減小，說明高度下降了，所以重力做正功，D正確．,三、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系物體的高度變化時(shí)，重力要做功，重力勢(shì)能的改變與重力做功有關(guān)．重力勢(shì)能的改變只由重力做功引起．如圖7－4－3，質(zhì)量為m的物體，由A點(diǎn)下落到B點(diǎn)，A點(diǎn)高度為h1，B點(diǎn)高度為h2.在這個(gè)過程中，重力做功WG＝mgh1－mgh2＝mgΔh.圖7－4－3,在這個(gè)過程中

11、重力勢(shì)能的改變量ΔEp＝EpB－EpA，所以重力做功和重力勢(shì)能改變量的關(guān)系為WG＝－ΔEp.這也正好說明了重力做正功，重力勢(shì)能減小，而重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加的道理．,特別提醒：重力勢(shì)能變化的多少是由重力做功來唯一量度的，跟物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及是否受其他力或其他力是否做功無關(guān)．,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)3．(2011年廈門高一檢測(cè)) 關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能，下列說法不正確的是(　　),A．重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體

12、的重力勢(shì)能一定減少B．物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加C．地球上任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都是一個(gè)確定值D．重力做功的多少與重力勢(shì)能的變化都與參考平面的選取無關(guān),解析：選C.重力做正功，物體的重力勢(shì)能減少，重力做多少功，重力勢(shì)能就減少多少，A對(duì)，同理B對(duì)．物體的重力勢(shì)能大小除與其質(zhì)量有關(guān)外，還與物體所處的高度有關(guān)，在不同高度(零勢(shì)能面確定)，同一物體的重力勢(shì)能不同，C錯(cuò)．重力做功的特點(diǎn)是重力做功多少只與初末位置的高度差有關(guān)，

13、與參考面的選取無關(guān)，而重力勢(shì)能的變化等于重力做的功，故D對(duì)．,課堂互動(dòng)講練,【精講精析】　由重力做功的特點(diǎn)可知，重力做功與小球?qū)嶋H路徑無關(guān)．所以W＝mgh.【答案】　mgh【方法總結(jié)】　重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)，只與初末位置的高度差有關(guān)，這一點(diǎn)尤其在解一些往復(fù)運(yùn)動(dòng)或多個(gè)過程的問題時(shí)，可以省去大量的中間步驟，使得解題單刀直入、一步求解，富于靈活性．,變式訓(xùn)練1　將一物體由A移至B，重力做功(　　)A．與運(yùn)動(dòng)過程中是否存在阻力有關(guān)

14、B．與物體沿直線或曲線運(yùn)動(dòng)有關(guān)C．與物體是做加速、減速或勻速運(yùn)動(dòng)有關(guān)D．與物體發(fā)生的位移有關(guān),解析：選D.重力做功的多少只與初、末狀態(tài)的位置有關(guān)，即與位移大小有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)．,金茂大廈是上海的標(biāo)志性建筑之一，其主體建筑地上88層，地下3層，高420.5 m，是目前國(guó)內(nèi)第一、世界第三的高樓，如圖7－4－4所示．距地面341 m的第88層為國(guó)內(nèi)迄今最高的觀光層，環(huán)顧四周，極目眺望，上海新貌盡收眼底，質(zhì)量為60 kg的游客，在下列

15、情況中，他的重力勢(shì)能各是多少？(g取10 m/s2),圖7－4－4,(1)以地面為參考平面；(2)以第88層為參考平面；(3)以420.5 m的樓頂為參考平面，若他乘電梯從地面上升到88層，需克服重力做多少功？【思路點(diǎn)撥】　先求出選不同位置為參考平面時(shí)物體所處的高度，再根據(jù)重力勢(shì)能的定義式求物體的重力勢(shì)能．,【精講精析】　(1)以地面為參考平面，游客在88層，相對(duì)地面高度為341 m，則Ep1＝mgh＝60×10

16、5;341 J≈2.0 ×105 J.(2)若以第88層處為參考平面，游客在第88層，相對(duì)高度認(rèn)為是0，故Ep2＝0.(3)克服重力做的功與參考平面的選擇無關(guān)，即：W1＝mgh＝2.0×105 J.,【答案】　(1)2.0×105 J　(2)0　(3)2.0×105 J【方法總結(jié)】　(1)計(jì)算重力勢(shì)能時(shí)，必須首先選取零勢(shì)能面．(2)比較物體在不同位置具有的重力勢(shì)能的大小關(guān)系時(shí)，這兩個(gè)位置

17、的重力勢(shì)能必須是相對(duì)同一個(gè)參考平面的．,變式訓(xùn)練2　如圖7－4－5，質(zhì)量為m的小球，從離桌面H高處由靜止下落，桌面離地高度為h.若以桌面為參考平面，那么小球落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)過程中重力勢(shì)能的變化分別是(　　)圖7－4－5,A．mgh　減少mg(H－h(huán))B．mgh　減少mg(H＋h)C．－mgh　減少mg(H－h(huán))D．－mgh　減少mg(H＋h)解析：選D.以桌面為參考平面，落地時(shí)物體的重力勢(shì)能為－mgh，初狀態(tài)重力勢(shì)能為m

18、gH，即重力勢(shì)能的變化ΔEp＝－mgh－mgH＝－mg(H＋h)．所以重力勢(shì)能減少了mg(H＋h)．D正確．,如圖7－4－6所示，在水平地面上平鋪n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h，如將磚一塊一塊地疊放起來，至少需要克服重力做多少功？,圖7－4－6,【思路點(diǎn)撥】　把磚由平放在地面上到把它們一塊塊地疊放起來，所做的功至少等于磚所增加的重力勢(shì)能，可用整體法求解．【自主解答】　取n塊磚的整體為研究對(duì)象，如題圖所示，疊放起來后整體重心距地面0

19、.5nh，原來距地面0.5h，故有：W＝ΔEp＝nmg×0.5nh－nmg×0.5h＝0.5n(n－1)mgh.,【答案】　0.5n(n－1)mgh【方法總結(jié)】　不能看成質(zhì)點(diǎn)的物體相對(duì)于參考平面的高度是指其重心相對(duì)參考平面的高度．判斷物體重力勢(shì)能的變化或重力做的功，應(yīng)根據(jù)重心位置的變化分析求解．,變式訓(xùn)練3　如圖7－4－7所示，一條鐵鏈長(zhǎng)為2 m，質(zhì)量為10 kg，放在水平地面上，拿住一端提起鐵鏈直到鐵鏈全部離開