《高中物理人教必修二配套课件7.4第七章机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理人教必修二配套课件7.4第七章机械能守恒定律（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4 重 力 势 能,一、重力做的功 1.正、负功:物体下降时重力做_功,被举高时重力做_功。 2.特点:物体运动时,重力对它做的功只跟它的_ _有关,而跟物体运动的_无关。 3.大小:等于物体重力跟起点高度的乘积mgh1与物体重力跟终 点高度的乘积mgh2两者_,WG=_。,正,负,起点和终点的,位置,路径,之差,mgh1-mgh2,【自我思悟】 将一石块竖直上抛,经过一定时间后石块又落回到抛出点,试思考以下两个问题: (1)在上升和下降过程中,石块的重力各做什么功? (2)在整个过程中,石块的重力做功是多少? 提示:(1)在上升阶段,石块的重力做负功,下降阶段,石块的重力做正功; (2)整个
2、过程中,石块的初始位置与终止位置相同,高度的变化量为零,故石块重力做的功为零。,二、重力势能 1.大小:等于物体所受重力与所处_的乘积,Ep=_。 2.标矢性:重力势能是_(A.标量B.矢量)。 3.单位:_,与_的单位相同。 4.重力做功与重力势能变化的关系: (1)表达式:WG=_=-Ep。,高度,mgh,A,焦耳,功,Ep1-Ep2,(2)两种情况:,减小,增加,【自我思悟】 1.对于某一物体,位置高度降低时,它的重力势能是增大还是减小? 提示:由重力势能公式mgh知,物体的高度h降低时,重力势能减小。 2.某个运动过程,物体的重力做了20J的正功,则物体的重力势能怎么变化?变化了多少?
3、 提示:物体的重力势能减少,减少了20J。,三、重力势能的两性 1.相对性: (1)参考平面:物体的重力势能总是相对于某一_来说的, 在参考平面上,物体的重力势能取作_。 (2)相对性:选择不同的参考平面,物体重力势能的数值是 _。 (3)正负的含义:参考平面上方物体的重力势能是_,参考平 面下方物体的重力势能是_。 2.系统性:重力势能是_与_所组成的“系统”共有的。,水平面,0,不同的,正值,负值,地球,物体,【自我思悟】 1.某一物体在两个位置的重力势能分别是Ep1=2J,Ep2=-3J,则Ep1与Ep2大小关系如何? 提示:重力势能是标量,对于同一个物体,重力势能的正负就表示它的大小,
4、故Ep1Ep2。,2.三峡大坝横跨2309m,坝高185m,其1 820万kW的装机容量为世界第一,847亿kWh的年发电量居世界第二。想一想三峡大坝为何修建得那么高?,提示:三峡大坝的一个重要功能是利用水的机械能发电,之所以将其修建得很高,是为了提高大坝的上下水位落差,以利于使更多的重力势能转化为电能。,一、对于重力势能的理解 深化理解 1.重力势能的三性: (1)标量性:重力势能是标量,只有大小没有方向,但有正负。对于选定的参考平面,物体在参考平面上方时,重力势能为正;在参考平面下方时,重力势能为负;在参考平面上时,重力势能为零。正的重力势能大于负的重力势能。,(2)相对性:由于重力势能表
5、达式为Ep=mgh,高度h的相对性决定了重力势能具有相对性。对于同一物体,选取不同的水平面作为参考平面,其重力势能具有不同的数值,即重力势能的大小与参考平面的选取有关。 (3)系统性:重力是地球对物体的吸引而产生的,如果没有地球对物体的吸引,就不会有重力,也不存在重力势能,所以重力势能是这个系统共同具有的,平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法。,2.重力势能变化的绝对性:物体在两个高度不同的位置时,由于高度差一定,重力势能之差也是一定的,即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关。,【微思考】 如图,幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯,请思考以下问题: (1)小朋友滑落到地面上时的重
6、力势能一定为零吗? (2)小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能是增加还是减少?,提示:(1)若选地面为参考平面,则小朋友滑落到地面上时的重力势能就一定为零;若选其他高度为参考平面,则小朋友滑落到地面上时的重力势能就一定不为零。 (2)根据重力势能的表达式知,小朋友沿滑梯下滑时,高度变低,重力势能减少。,【题组通关】 【示范题】(2014连云港高一检测)下列关于重力势能的说法正确的是() A.重力势能的大小只由重物本身决定 B.所处位置高的物体,则重力势能就大 C.在地面上的物体,它具有的重力势能一定等于零 D.重力势能实际上是物体和地球所共有的,【解题探究】(1)重力势能的大小取决于_和物体
7、相对参考 平面的_。 (2)重力势能为正时,表示物体处于参考平面的_,为负时表 示物体处于参考平面的_。,物重,高度,上方,下方,【规范解答】选D。重力势能等于物体的重力与物体重心高度的乘积,故选项A、B都不对;重力势能具有相对性,零势能位置的选取是任意的,地面不一定是零势能位置,选项C错误;重力是物体与地球间的作用力,重力势能实际上也是地球与物体共有的,重力势能具有系统性,选项D正确。,【通关1+1】 1.(2014南京高一检测)下列说法中正确的是() A.在水平地面以上某高度的物体重力势能一定为正值 B.质量大的物体重力势能一定大 C.不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大 D.离地面
8、有一定高度的物体其重力势能可能为零,【解析】选D。重力势能具有相对性,其大小或正负与参考平面的选取有关,所以在地面以上某高度的物体的重力势能不一定为正值,A项错误。若选取离地面某高度处为参考平面,物体在此高度处的重力势能为零,D项正确。重力势能的大小取决于物体质量和所在的高度两个因素,B、C项错误。,2.一个实心铁球和一个实心木球质量相等,将它们放在同一水平地面上,下列结论中正确的是() A.铁球的重力势能大于木球的重力势能 B.铁球的重力势能小于木球的重力势能 C.铁球的重力势能等于木球的重力势能 D.上述三种情况都有可能,【解析】选B。实心的铁球和木球,质量相等,由于铁球的密度大,体积小,
9、所以铁球的重心离地面的高度小,根据重力势能的表达式Ep=mgh,可知铁球的重力势能小于木球的重力势能。故B正确,A、C、D错误。,【变式训练】1.关于重力势能,以下说法中正确的是() A.某个物体处于某个位置,重力势能的大小是唯一确定的 B.只要重力做功,重力势能一定变化 C.物体做匀速直线运动时,重力势能一定不变 D.重力势能为零的物体,不可能对别的物体做功,【解析】选B。选取不同的零势能面,则同一位置的物体的重力势能是不同的,故A错误;重力势能的改变量等于重力做功的多少,故若重力做功,重力势能一定发生变化,故B正确;物体若在竖直方向做匀速直线运动,物体的高度变化,重力势能也会发生变化,故C
10、错误;重力势能的大小是相对于零势能面的高度决定的,重力势能为零只能说明物体处于零势能面上,它对下方的物体同样可以做功,故D错误。,2.(多选)如图所示,两块三角形的木板B、C竖直放在水平桌面上,它们的顶点连接在A处,底边向两边分开。一个锥体置于A处,放手之后,奇特的现象发生了,锥体自动地沿木板滚上了B、C板的高处,不计一切阻力。下列说法正确的是() A.锥体在滚动过程中重心逐渐升高 B.锥体在滚动过程中重心逐渐降低 C.锥体在滚动过程中重力势能逐渐增大 D.锥体在滚动过程中重力势能逐渐减小,【解析】选B、D。锥体在重力作用下滚动,说明锥体的重心逐渐降低,选项A错误、选项B正确。锥体重心降低,重
11、力势能随之减小,选项C错误、选项D正确。,【素养升华】 重力势能的求解方法 (1)定义法:选取参考平面,确定物体相对参考平面的高度h,代入Ep=mgh求解重力势能; (2)WG和Ep关系法:由WG=Ep1-Ep2知Ep2=Ep1-WG或Ep1=WG+Ep2; (3)变化量法:重力势能的变化量Ep=Ep2-Ep1,故Ep2=Ep1+Ep或Ep1=Ep2-Ep。,二、重力做功与重力势能 对比分析 1.重力做功与重力势能的比较:,2.重力做功与重力势能变化关系的理解: (1)无论物体是否受其他力的作用,无论物体做何种运动,关系式WG=-Ep总是成立的。 (2)功是能量转化的量度,重力势能的变化是由重
12、力做功引起的,重力做功的多少是重力势能变化的量度。,【微思考】 中国目前最高摩天轮南昌之星高度达到160m,假设一个50kg的乘客从地面乘坐该摩天轮到达最高点,则: (1)乘客重力做功为多少? 提示:重力做的功为 WG=-mgh=-5010160J=-8104J。,(2)乘客的重力势能变化了多少? 提示:根据WG=-Ep得,乘客的重力势能变化了Ep= -WG=8104J,即乘客的重力势能增加了8104J。 (3)由(1)(2)可知,重力做功与重力势能的变化有什么关系? 提示:克服重力做多少功,重力势能就增加多少。,【题组通关】 【示范题】(2014梅州高一检测)大型 拱桥的拱高为h,弧长为L,
13、如图所示,质量 为m的汽车在以不变的速率v由A点运动到B点的过程中,以下说法正确的是() A.由A到B的过程中,汽车的重力势能始终不变,重力始终不做功 B.汽车的重力势能先减小后增加,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零 C.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做正功,后做负功,总功为零 D.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零,【解题探究】(1)运动过程中,汽车所处的高度_。 (2)汽车初、末位置所处的高度_。 【规范解答】选D。前半阶段,汽车向高处运动,重力势能增加,重力做负功;后半阶段,汽车向低处运动,重力势能减小,重力做
14、正功,选项D正确。,先升高后降低,相同,【通关1+1】 1.一根粗细均匀的长直铁棒重600N,平放在水平地面上。现将一端从地面抬高0.50m,而另一端仍在地面上,则() A.铁棒的重力势能增加了300 J B.铁棒的重力势能增加了150 J C.铁棒的重力势能增加量为0 D.铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关,所以无法确定,【解析】选B。铁棒的重心升高的高度h=0.25m,铁棒增加 的重力势能等于克服重力做的功,与参考平面选取无关,即 Ep=mgh=6000.25J=150 J,故B正确。,2.如图所示,质量为m的小球,用一长为l的细线悬于O点,将悬线拉直成水平状态,并给小球一个向下的速度
15、让小球向下运动,O点正下方D处有一钉子,小球运动到B处时会以D为圆心做圆周运动,并经过C点,若已知OD= l,则小球由A点运动到C点的过程中,重力势能减少了多少?重力做功为多少?,【解析】从A点运动到C点,小球下落高度h= l, 故重力做功WG=mgh= mgl, 重力势能的变化量Ep=-WG=- mgl 负号表示小球的重力势能减少了。 答案: mgl mgl,【变式训练】1.(多选)一物体静止在升降机的地板上,在升降机加速上升的过程中() A.地板对物体的支持力做正功 B.重力做正功 C.支持力对物体做功等于重力势能增加量 D.物体克服重力做功等于重力势能增加量,【解析】选A、D。物体向上运
16、动,位移方向向上,所以支持力做正功,重力做负功,选项A正确、B错误。根据重力做功和重力势能变化的关系,D正确。升降机加速上升时,支持力大于重力,支持力做功不等于克服重力做功,也就不等于重力势能增加量,C错误。,2.(多选)如图所示,一物体从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面重力势能减少得多 D.沿两个面减少的重力势能相同,【解析】选B、D。物体重力做功的多少只与它运动的初、末位置的高度差有关,与其他因素无关,所以沿两个面重力做的功相同,A错误,B正确;由于重力势能的变化总等于重力所做的功,故沿两个面减少的重力势能相同,C错误,D正确。,【素养升华】 判断重力做功正负的方法 (1)根据功的定义式判断:若物体向上运动或有竖直向上
