2020高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第4節(jié) 重力勢(shì)能課件 新人教版必修2

1、第七章 機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律 第四節(jié)重力勢(shì)能第四節(jié)重力勢(shì)能 素養(yǎng)目標(biāo)定位 知道重力做功與路徑無(wú)關(guān)知道重力做功與路徑無(wú)關(guān) 理解重力勢(shì)能的定義及表達(dá)式，會(huì)用表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算理解重力勢(shì)能的定義及表達(dá)式，會(huì)用表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算 知道重力勢(shì)能的相對(duì)性知道重力勢(shì)能的相對(duì)性 理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系 素養(yǎng)思維脈絡(luò) 課前預(yù)習(xí)反饋課前預(yù)習(xí)反饋 1特點(diǎn) 只跟物體運(yùn)動(dòng)的_和_的位置有關(guān)，而跟 物體運(yùn)動(dòng)_無(wú)關(guān)。 物體下降時(shí)重力做_功；物體被舉高時(shí)重力做 _功。 2表達(dá)式 WG_mg(h1h2)，其中h1、h2分別表示物體 _和_的高度。 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn) 1重力做的功重力做的

2、功 起點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)終點(diǎn)路徑路徑 正正負(fù)負(fù) mgh起點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)終點(diǎn) 1特點(diǎn) 與物體相對(duì)地球的_有關(guān)。 2大小 物體的重力勢(shì)能等于它所受_與所處_的 乘積。 3表達(dá)式 Ep_ 4單位 _，與功的單位相同。 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn) 2重力勢(shì)能重力勢(shì)能 位置位置(或高度或高度) 重力重力 高度高度 mgh 焦耳焦耳(J) 1表達(dá)式 _ 2兩種情況 (1)當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做_，重力 勢(shì)能_，即WG0，Ep1Ep2。 (2)當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做_，重力 勢(shì)能_，即WG0，Ep1Ep2 。 () (4)在同一高度的質(zhì)量不同的兩個(gè)物體，它們的重力勢(shì)能一 定不同。() (5)重力對(duì)物體做負(fù)功，高度

3、增加，物體的重力勢(shì)能一定增 加。() 辨析思考辨析思考 選一選 某游客領(lǐng)著孩子游泰山時(shí)，孩子不小心將手中質(zhì)量為m的 皮球滑落，球從A點(diǎn)滾到了山腳下的B點(diǎn)，高度標(biāo)記如圖 所示，則下列說(shuō)法正確的是 () A從A到B的曲線軌道長(zhǎng)度不知道，無(wú)法求出此過(guò)程中重 力做的功 B從A到B過(guò)程中阻力大小不知道，無(wú)法求出此過(guò)程中重 力做的功 C從A到B重力勢(shì)能變化了mg(Hh) D從A到B重力做功mgH D 解析：重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，只與初、末狀態(tài) 物體的高度差有關(guān)。從A到B的高度差是H，故從A到B重 力做功mgH，重力勢(shì)能減了mgH，D正確。 想一想 如圖，幼兒園小朋友們正在興高采烈地玩 滑梯，請(qǐng)思考

4、以下問(wèn)題： (1)小朋友滑落到地面上時(shí)的重力勢(shì)能一定 為零嗎？ (2)小朋友從最高點(diǎn)滑落到地面過(guò)程中重力 勢(shì)能是增加還是減少？ 解析：解析：(1)若選地面為參考平面，則小朋友滑落到地面上時(shí)的重力勢(shì)能就一若選地面為參考平面，則小朋友滑落到地面上時(shí)的重力勢(shì)能就一 定為零；定為零； 若選其他高度為參考平面，則小朋友滑落到地面上時(shí)的重力勢(shì)能就一若選其他高度為參考平面，則小朋友滑落到地面上時(shí)的重力勢(shì)能就一 定不為零。定不為零。 (2)根據(jù)重力勢(shì)能的表達(dá)式知，小朋友沿滑梯下滑時(shí)，高度變低，重力勢(shì)能根據(jù)重力勢(shì)能的表達(dá)式知，小朋友沿滑梯下滑時(shí)，高度變低，重力勢(shì)能 減少。減少。 課內(nèi)互動(dòng)探究課內(nèi)互動(dòng)探究 探究一

5、對(duì)重力勢(shì)能的理解探究一對(duì)重力勢(shì)能的理解 如圖所示是研究物體的重力勢(shì)能與哪些因素 有關(guān)的實(shí)驗(yàn)示意圖，從圖中你能知道重力勢(shì) 能與哪些因素有關(guān)嗎？ 提示：重力勢(shì)能跟物體的質(zhì)量和高度有關(guān)系 ，物體的質(zhì)量越大，高度越大，重力勢(shì)能就 越大。 1 1重力勢(shì)能的“四性” (1)系統(tǒng)性 重力是地球與物體相互吸引而產(chǎn)生的，如果沒(méi)有地球?qū)ξ?體的吸引，就不會(huì)有重力，也不存在重力勢(shì)能，所以重力 勢(shì)能是這個(gè)系統(tǒng)共同具有的，平時(shí)所說(shuō)的“物體”的重力 勢(shì)能只是一種簡(jiǎn)化的說(shuō)法。 (2)相對(duì)性：重力勢(shì)能Epmgh與參考平面的選擇有關(guān)，式 中的h是物體重心到參考平面的高度。重力勢(shì)能是標(biāo)量， 只有大小而無(wú)方向，但有正負(fù)之分。當(dāng)物體

6、在參考平面上 方時(shí)，Ep為正值；當(dāng)物體在參考平面下方時(shí)，Ep為負(fù)值。 注意物體重力勢(shì)能的正負(fù)是表示比零勢(shì)能大，還是比零勢(shì) 能小。 (3)參考平面選擇的任意性：視處理問(wèn)題的方便而定，一般 選擇地面或物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所達(dá)到的最低點(diǎn)為零勢(shì)能面。 (4)重力勢(shì)能變化的絕對(duì)性：物體從一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè) 位置的過(guò)程中，重力勢(shì)能的變化與參考平面的選取無(wú)關(guān)， 它的變化量是絕對(duì)的。 2重力勢(shì)能是標(biāo)量 物體的重力勢(shì)能為負(fù)值表示物體的重力勢(shì)能比在參考平面 上時(shí)具有的重力勢(shì)能要少，這跟用正負(fù)表示溫度高低是相 似的。 特別提醒：(1)Epmgh，h表示物體重心相對(duì)參考平面的 高度，物體在參考平面上方，h0，在參考平面下方，

7、 h0。 (2)某一過(guò)程重力勢(shì)能的變化為EpEp2Ep1，它與參考 平面的選擇無(wú)關(guān)。 下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法中正確的是() 重力勢(shì)能是物體和地球共同具有的，而不是物體單獨(dú)具 有的 在同一高度，將同一物體以v0向不同方向拋出，落地時(shí) 物體減少的重力勢(shì)能一定相等 重力勢(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功 在地面上的物體，它的重力勢(shì)能一定為零 AB CD A典例典例 1 解題指導(dǎo)：正確理解重力勢(shì)能的概念是解題的關(guān)鍵。 解析：重力勢(shì)能是物體與地球共有的，同一物體的重力勢(shì) 能，僅與物體所處的位置有關(guān)，重力勢(shì)能的變化，僅與物 體位置的變化有關(guān)，而與路徑無(wú)關(guān)。物體的重力勢(shì)能是相 對(duì)于零勢(shì)能參考平面而言的。

8、重力勢(shì)能為零的物體，也可 能具有動(dòng)能而對(duì)物體做功。故正確答案為A。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1關(guān)于重力勢(shì)能，下列說(shuō)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)面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大 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 變大了 D重力勢(shì)能是標(biāo)量，不可能有正、負(fù)值 解析：重力勢(shì)能具有相對(duì)性，零勢(shì)能面的選取不同，其數(shù) 值也不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體若在零勢(shì)能面下方，物體與 零勢(shì)能面的距離越大，它的重力勢(shì)能卻越小，所以選項(xiàng)B 錯(cuò)誤；重力勢(shì)能為標(biāo)量，其“”“”表示重力勢(shì)能的 大小，5 J應(yīng)小于3 J，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 C 探究二重力做功與重力勢(shì)能變化

9、的關(guān)系探究二重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 如圖所示，熟透的果實(shí)從離水面2 m處的樹枝 上落下，后又在水中繼續(xù)下降2 m，請(qǐng)思考： (1)果實(shí)在空中下落及在水中下落的過(guò)程重力 做功一樣多嗎？ (2)這兩個(gè)過(guò)程果實(shí)重力勢(shì)能的改變一樣嗎？ 2 提示：提示：(1)由由Wmgh知，這兩個(gè)過(guò)程重力做功相同；知，這兩個(gè)過(guò)程重力做功相同；(2)物體重力勢(shì)能的變物體重力勢(shì)能的變 化僅與重力做功有關(guān)，與有無(wú)其他力做功無(wú)關(guān)，因此這兩個(gè)過(guò)程蘋果重力勢(shì)能化僅與重力做功有關(guān)，與有無(wú)其他力做功無(wú)關(guān)，因此這兩個(gè)過(guò)程蘋果重力勢(shì)能 的改變也相同。的改變也相同。 重力做功和重力勢(shì)能間的區(qū)別與聯(lián)系 概念概念 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目 重力做

10、功重力做功重力勢(shì)能重力勢(shì)能 物理意義物理意義重力對(duì)物體所做的功重力對(duì)物體所做的功 由于物體與地球的相互作用，且由由于物體與地球的相互作用，且由 它們之間相對(duì)位置決定的能量它們之間相對(duì)位置決定的能量 表達(dá)式表達(dá)式WGGlmghEpmgh 影響大小影響大小 的因素的因素 重力重力G和初末位置的高度差和初末位置的高度差 h 重力重力mg和相對(duì)參考面的高度和相對(duì)參考面的高度h 概念概念 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目 重力做功重力做功重力勢(shì)能重力勢(shì)能 特點(diǎn)特點(diǎn) 只與初末位置的高度差有只與初末位置的高度差有 關(guān)，與路徑及參考平面的關(guān)，與路徑及參考平面的 選擇無(wú)關(guān)選擇無(wú)關(guān) 與參考平面的選擇有關(guān)，同一位置與參考平面的選擇

11、有關(guān)，同一位置 的物體，選擇不同的參考平面會(huì)有的物體，選擇不同的參考平面會(huì)有 不同的重力勢(shì)能值不同的重力勢(shì)能值 過(guò)程量過(guò)程量狀態(tài)量狀態(tài)量 聯(lián)系聯(lián)系 重力做功過(guò)程是重力勢(shì)能變化的過(guò)程，重力做正功，重力勢(shì)能重力做功過(guò)程是重力勢(shì)能變化的過(guò)程，重力做正功，重力勢(shì)能 減少；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，且重力做了多少功，重力減少；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，且重力做了多少功，重力 勢(shì)能就改變多少。即：勢(shì)能就改變多少。即：WGEp1Ep2 特別提醒：(1)重力做功是重力勢(shì)能變化的原因，重力做的 功與重力勢(shì)能的變化量為等值關(guān)系，兩者均與參考面的選 擇無(wú)關(guān)。 (2)重力勢(shì)能的變化只取決于物體的重力所做功的情況，與

12、物體除重力外是否還受其他力作用以及除重力做功外是否 還有其他力做功等因素均無(wú)關(guān)。 (2019海南省文昌中學(xué)高一下 學(xué)期檢測(cè))如圖所示，靜止的小球沿不同的 軌道由同一位置滑到水平桌面上，軌道高 度為h，桌面距地面高為H，物體質(zhì)量為m ，則以下說(shuō)法正確的是( ) 典例典例 2 A小球沿豎直軌道下滑到桌面上的過(guò)程，重力做功最少小球沿豎直軌道下滑到桌面上的過(guò)程，重力做功最少 B小球沿曲線軌道下滑到桌面上的過(guò)程，重力做功最多小球沿曲線軌道下滑到桌面上的過(guò)程，重力做功最多 C以桌面為參考平面，小球的重力勢(shì)能的減少量為以桌面為參考平面，小球的重力勢(shì)能的減少量為mgh D以地面為參考平面，小球的重力勢(shì)能的減少

13、量為以地面為參考平面，小球的重力勢(shì)能的減少量為mg(Hh) C 解題指導(dǎo)：(1)重力做功的多少不受其他力做功的影響，也 不受運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、路徑等因素的影響。 (2)重力勢(shì)能的變化只取決于重力所做的功，與參考面的選 取無(wú)關(guān)。 解析：靜止的小球沿不同的軌道由同一位置滑到水平桌面 上，由于高度差相同，所以重力做功相同，故A、B錯(cuò)誤 ；重力勢(shì)能的變化量與參考平面的選取無(wú)關(guān)，重力做的正 功等于重力勢(shì)能的減少量，重力做功為mgh，則重力勢(shì)能 的減少量為mgh，故C正確，D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2一棵樹上有一個(gè)質(zhì)量為0.3 kg的熟透了 的蘋果P，該蘋果從樹上A先落到地面C最后滾入溝底D。 A、B、C、D、E面之間豎直距離如圖所示。以地面C為零 勢(shì)能面，g取10 m/s2，則該蘋果從A落下到D的過(guò)程中重 力勢(shì)能的減少量和在D處的重力勢(shì)能分別是() A15.6 J和9 J B9 J和9 J C15.6 J和9 J D15.6 J和15.6 J 解析：以地面C為零勢(shì)能面，根據(jù)重力勢(shì)能的計(jì)算公式得 D處的重力勢(shì)能Epmgh0.310(3) J9 J。從A 落下到D的過(guò)程中重力勢(shì)能的減少量Epmgh 0.310(2.23) J15.6 J，故選C。 C 核心素養(yǎng)提