《2019学年高中物理 第七章 机械能守恒定律 4 重力势能课件 新人教版必修2教学资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019学年高中物理 第七章 机械能守恒定律 4 重力势能课件 新人教版必修2教学资料（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4重力势能 1 认识重力做功与路径无关的特点 理解重力势能的概念 会用重力势能的定义式进行计算 2 理解重力做功与重力势能变化的关系 知道重力势能具有相对性 知道重力势能是物体和地球的系统共有的 教学目标 重点 重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系 难点 重力势能的系统性和相对性 重点难点 重力势能及其相对性是本节的主要教学内容 从分析重力做功与路径无关入手 来建立重力势能的概念 在这一环节 要让学生亲自动手算一算这两种情况下重力对物体做了多少功 来加深对探究过程的理解 正是因为重力做功有这样的特点 才引入重力势能的概念 对这一点学生会感觉比较困难 这一认知是逐渐建立起来的 在 追
2、寻守恒量 一节中 给出了势能的定义 物体势能是物体凭借其位置而具有的能量 启发学生思考 请学生说一说重力势能应该与哪些物理量有关 经过讨论 学生会得出 重力势能应跟物体在地球的相对位置有关 还应与物体受到的重力有关 教学建议 本节重点讲述重力势能及其相对性 重力势能的变化以及与重力做功的关系 重力做正功时 重力势能减少 克服重力做功 重力做负功 时 重力势能增加 关于这个关系 学生往往不易理解 教学时最好能结合一些实例 从能量转化的角度分析 解开学生的困惑 例如可举例子 在自由落体运动中 重力做正功 重力势能减少 同时由动能定理可知 动能增加 重力势能转化为动能 这样做 也可以为下一节讲解机械
3、能守恒定律作好准备 教学建议 导入一 1994年7月7日 苏梅克 列维9号彗星以60km s的速度向木星飞驰而去 第一颗彗核撞上了木星 紧接着 其余的彗核也接二连三地向木星撞击 这一壮烈的天体碰撞 持续了5天才宣告结束 碰撞产生了相当于20亿颗原子弹爆炸的威力 产生的火球 直径达10km 温度达到7000 产生的光亮在数亿千米外也能拍到 腾起的蘑菇云极为壮观 形成的尘埃云团与地球同样大小 并存在了几个月之久 教师引导学生思考讨论 为什么彗星撞击木星时会产生如此大的能量呢 新课导入 导入二 多媒体投影演示 引发学生注意 引导学生进入状态 打桩机的重锤从高处落下 把水泥桩打进地里 苹果自高处下落
4、飞机投弹等等 师 从刚才的画面中 同学们想到了什么 从做功和能量转化的角度分析问题 生 重锤把水泥桩打进地里 苹果自高处下落 飞机投下的炸弹等物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功 据功和能的关系 既然重力做了功 表明这些物体在没有下落之前具有能 因为一个物体能够对外做功 所以这个物体具有能量 新课导入 1 判断重力做功 1 由于重力的方向是 的 所以当物体在水平方向运动时 重力 2 当物体向下运动时 无论物体的运动方向是竖直向下还是斜向下 重力一定 3 当物体向上运动时 无论物体的运动方向是竖直向上还是斜向上 重力一定 2 重力做功的大小 1 重力做功的大小与物体的 无关 只与物体的重力以
5、及初 末位置的 有关 2 公式 WG mgh 重力做功 知识必备 知识点一 竖直向下 不做功 做正功 做负功 运动路径 高度差 mgh1 mgh2 1 定义 由于mgh这个量既与 密切相关 又恰与 的基本特征 与重力 高度有关 一致 所以我们把物理量mgh叫作物体的重力势能 常用Ep表示 即Ep 2 相对性 由于物体的高度h总是相对于某一水平面来说的 所以重力势能是 3 正负 重力势能是 量 但有正 负之分 其正 负不表示方向 而表示物体位于参考平面 零势能面 的上方还是下方 也就表示了重力势能的大小 4 系统共有 由于重力是物体和地球之间的相互作用力 因此重力势能也是属于这个系统的 通常我们
6、会简单地说 某个物体具有重力势能 重力势能 知识必备 知识点二 重力做的功 势能 mgh 相对的 标 1 当重力对物体做正功时 物体的重力势能 当重力对物体做负功时 物体的重力势能 2 重力对物体做多少功 物体的重力势能就 3 重力做功与重力势能的关系为WG Ep1 Ep2 重力做功与重力势能变化的关系 知识必备 知识点三 减少 增加 减少多少 想一想 重力做功与路径有关吗 要点总结 对重力做功特点的理解要注意以下两点 1 重力做功与物体的运动路径 只与初 末位置的高度差有关 利用这一点在解一些往复运动或多个运动过程的复杂问题时 可省去大量中间过程 根据高度差 由功的公式一步求解 尤为方便 2
7、 重力做的功利用重力mg乘以物体在竖直方向上的 进行计算 学习互动 重力做功的计算 考点一 无关 位移h 学习互动 例1如图7 4 1所示 某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上 轨道1 2是光滑的 轨道3是粗糙的 则 A 沿轨道1滑下重力做的功多B 沿轨道2滑下重力做的功多C 沿轨道3滑下重力做的功多D 沿三条轨道滑下重力做的功一样多 答案 D 解析 重力做功与路径无关 取决于初 末位置高度差h 即WG mgh m h相同 故选项D正确 图7 4 1 想一想 青山绿水 这是人们对自然风光的描述 但如果出现山体滑坡 将会给人们带来巨大的灾难 静止的山哪来如此大的能量 要点
8、总结 1 重力势能的相对性重力势能Ep mgh与参考平面的选择 式中的h是物体重心到参考平面的高度 重力势能是标量 只有大小而无方向 但有正 负之分 当物体在参考平面以上时 重力势能Ep为正值 当物体在参考平面以下时 重力势能Ep为负值 学习互动 重力势能的计算 考点二 有关 2 参考平面选择的任意性选择参考平面视处理问题的方便而定 一般可选择 或物体运动时所达到的最低点为零势能参考平面 3 重力势能变化的绝对性物体从一个位置到另一个位置的过程中 重力势能的变化与参考平面的选择 它的变化是绝对的 我们关注的是重力势能的变化 这意味着存在能的转化问题 学习互动 地面 无关 学习互动 例2如图7
9、4 2所示 桌面高为h 质量为m的小球从离桌面高H处自由落下 不计空气阻力 重力加速度为g 假设桌面处的重力势能为零 则小球落到地面上时 它的重力势能为 A mghB mgHC mg h H D mgh 答案 D 解析 据题意知 已选定桌面为参考平面 则小球在最高点时的高度为H 小球在桌面处的高度为零 小球在地面时的高度为 h 所以小球落到地面上时 它的重力势能为Ep mgh 图7 4 2 学习互动 点评 重力势能的大小是相对参考平面而言的 参考平面选择不同 物体的高度不同 重力势能的大小则不同 想一想 重力势能的变化与零势能面的选取有关吗 要点总结 重力对物体做多少正功 物体的重力势能就 多
10、少 重力对物体做多少负功 物体的重力势能就 多少 物体克服重力做的功等于物体重力势能的增量 也就是重力做的功等于重力势能变化量的 即WG Ep 注 Ep为末态重力势能减去初态重力势能 学习互动 对重力势能相对性的理解 考点三 减少 增加 负值 学习互动 答案 BD 例3 多选 如图7 4 3所示 一个物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点 则下列说法中正确的是 A 沿AB面重力做功多B 沿两个面重力做的功相同C 沿AB面减少的重力势能多D 沿两个面减少的重力势能相同 解析 对于同一物体 重力做功只与初 末位置的高度差有关 选项A错误 选项B正确 重力做的功等于重力势
11、能变化量的负值 选项C错误 选项D正确 图7 4 3 点评 功是能量转化的量度 重力做功与重力势能变化量之间的关系要熟记 正确理解它们之间的关系对以后的学习是有帮助的 学习互动 答案 98J 例4如图7 4 4所示 长为2m 质量为10kg的一条铁链放在水平地面上 从提起铁链一端直到铁链全部离开地面的瞬间 铁链克服重力做功为多少 g取9 8m s2 解析 铁链从初状态到末状态 它的重心位置升高了h 1 2 因而铁链的重力势能增加了mgh mg 1 2 98J 故需克服重力做98J的功 点评 对于链条类物体重力势能及其变化的分析要研究其重心 图7 4 4 备用习题 答案 B 备用习题 备用习题
12、答案 B 自我检测 1 重力做功的计算 一条长为l 质量为m的均质绳平放在水平地面上 现在缓慢地把绳子提起来 设提起前半段绳子时人做的功为W1 全部提起来时人做的功为W2 则W1 W2等于 A 1 1B 1 2C 1 3D 1 4 答案 D 自我检测 2 重力势能的理解 甲 乙两个物体的位置如图7 4 5所示 甲在桌面上 乙在地面上 质量关系m甲Ep2B Ep1 Ep2C Ep1 Ep2D 无法判断 图7 4 5 答案 A 解析 取桌面为零势能面 则Ep1 0 物体乙在桌面以下 Ep2Ep2 故A项正确 自我检测 3 对重力势能相对性的理解 多选 下列说法正确的是 A 力很大 位移也很大 这个
13、力做的功可能为零B 一对作用力与反作用力对相互作用的系统做功之和一定为零C 静摩擦力对物体一定不做功 滑动摩擦力对物体一定做负功D 重力势能与参考面的选择有关 重力势能的变化量与参考面的选择无关 答案 AD 自我检测 解析 根据功的计算公式W Flcos 可知 当力F与位移l垂直 即 90 时 无论力多大 位移多大 功都为零 选项A正确 一对相互作用力对系统做功之和可能是正值 可能是负值 也可能是零 选项B错误 做功的正负取决于力的方向与位移方向的关系 滑动摩擦力可能做正功 也可能做负功 静摩擦力可能不做功 也可能做正功或负功 选项C错误 根据重力势能的概念可知 Ep mgh 而高度h是一个相对概念 只有选取了参考平面 h才有意义 Ep才有意义 而重力势能的变化量 Ep mg h h是一个与参考平面无关的量 故 Ep与参考面的选择无关 选项D正确
