《（通用版）2018-2019版高考物理总复习 主题三 机械能及其守恒定律 3.4重力势能课件 新人教版.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（通用版）2018-2019版高考物理总复习 主题三 机械能及其守恒定律 3.4重力势能课件 新人教版.ppt（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.4重力重力势势能能学习目标学习目标核心提炼核心提炼1.理解重力理解重力势势能的概念，会用重力能的概念，会用重力势势能能的定的定义进义进行行计计算。算。1个个概概念念重重力力势势能能1个关系个关系重力重力做功与重力做功与重力势势能能变变化的关系化的关系2.知道重力知道重力势势能的能的变变化和重力做功的关化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。系，知道重力做功与路径无关。3.知道重力知道重力势势能的相能的相对对性。性。一、重力做的功一、重力做的功1.做做功功表表达达式式：WGmghmgh1mgh2，式式中中h指指初初位位置置与与末末位置的位置的_；h1、h2分分别别指指_、_的高度。的高度
2、。2.做做功功的的正正负负：物物体体下下降降时时重重力力做做_功功；物物体体被被举举高高时时重重力力做做_功。功。3.做功的特点：做功的特点：物体运物体运动时动时，重力，重力对对它做的功只跟它的它做的功只跟它的_的位置有关，而跟物体运的位置有关，而跟物体运动动的的_无关。无关。高度差高度差初位置初位置末位置末位置正正负负起点和起点和终点终点路径路径思维拓展思维拓展如图如图1所示，将质量为所示，将质量为m的物块从的物块从A移到移到B可以有如下情景：可以有如下情景：情景情景1：沿着：沿着AOB路径路径移动。移动。情景情景2：沿着直线：沿着直线AB路径路径移动。移动。情景情景3：沿着任意曲线：沿着任
3、意曲线ACB路径路径移动。移动。(1)沿着上述三条路径移动物块，重力做的功分别是多少？沿着上述三条路径移动物块，重力做的功分别是多少？(2)结合上面的讨论，分析重力做功有什么特点。结合上面的讨论，分析重力做功有什么特点。图图1二、重力势能和重力势能的相对性二、重力势能和重力势能的相对性1.定义定义：物体所受重力与所：物体所受重力与所处处高度的乘高度的乘积积。2.大小大小：表达式：表达式：Ep _；单单位：位：_，符号：，符号：J。3.标矢性标矢性：重力：重力势势能是能是_，只有大小，没有方向。，只有大小，没有方向。4.重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系(1)表达式：表达式
4、：WG _Ep。mgh焦耳焦耳标量标量Ep1Ep2(2)两种情况：两种情况：当当物物体体从从高高处处运运动动到到低低处处时时，重重力力做做_，重重力力势势能能_，即，即WG0，Ep1Ep2。当当物物体体由由低低处处运运动动到到高高处处时时，重重力力做做_，重重力力势势能能_，即即WG0，Ep1Ep2。重重力力做做负负功功也也可可以以说说成成物物体体_。5.重重力力势势能能的的相相对对性性：重重力力势势能能总总是是相相对对选选定定的的_而而言的言的(该该平面常称平面常称为为_)。Epmgh中中的的h是是物物体体重重心心相相对对参参考考平平面面的的高高度度。参参考考平平面面选选择择不同，不同，则则
5、物体的高度物体的高度h不同，重力不同，重力势势能的大小也就不同。能的大小也就不同。正功正功减少减少负功负功增加增加克服重力做功克服重力做功参考平面参考平面零势能面零势能面思维拓展思维拓展如如图图2所所示示，幼幼儿儿园园小小朋朋友友们们正正在在兴兴高高采采烈烈地玩滑梯。地玩滑梯。(1)小小朋朋友友在在滑滑梯梯最最高高点点时时的的重重力力势势能能一一定定为为正正值值吗吗？在在地地面面上上时时的的重重力力势势能能一一定定为为零零吗吗？(2)小小朋朋友友沿沿滑滑梯梯下下滑滑时时，重重力力势势能能怎怎么么变变化化？小小朋朋友友从从最最高高点点滑落到地面过程中重力势能的变化与参考平面的选取有关吗？滑落到地
6、面过程中重力势能的变化与参考平面的选取有关吗？答答案案(1)不不一一定定，若若选选最最高高点点为为参参考考平平面面，则则小小朋朋友友在在最最高高点点的重力的重力势势能能为为零，在地面上的重力零，在地面上的重力势势能能为负为负。(2)沿滑梯下滑，小朋友的重力沿滑梯下滑，小朋友的重力势势能减小，重力能减小，重力势势能的能的变变化与参化与参考平面的考平面的选选取无关。取无关。 图图2重力势能与重力势能的变化重力势能与重力势能的变化要点归纳要点归纳1.重力势能的三性重力势能的三性(1)标标量量性性：重重力力势势能能是是标标量量，只只有有大大小小，没没有有方方向向，但但有有正正、负负。重重力力势势能能正
7、正、负负的的含含义义：正正、负负值值分分别别表表示示物物体体处处于于参参考考平平面上方和下方。面上方和下方。(2)相相对对性性：表表达达式式Epmgh中中的的h是是相相对对于于参参考考平平面面的的高高度度，故故重重力力势势能能也也具具有有相相对对性性。计计算算重重力力势势能能时时必必须须要要选选取取参参考考平面，平面，处处于参考平面上的任何物体的重力于参考平面上的任何物体的重力势势能都能都为为零。零。(3)系系统统性性：重重力力是是地地球球对对物物体体的的吸吸引引而而产产生生的的，如如果果没没有有地地球球对对物物体体的的吸吸引引，就就不不会会有有重重力力，也也不不存存在在重重力力势势能能，所所
8、以以重重力力势势能能是是这这个个系系统统共共同同具具有有的的。平平时时所所说说的的“物物体体的的重重力力势势能能”只是一种只是一种简简化的化的说说法。法。2.重重力力势势能能变变化化的的绝绝对对性性：物物体体在在两两个个高高度度不不同同的的位位置置时时，由由于于高高度度差差一一定定，重重力力势势能能之之差差也也是是一一定定的的，即即物物体体的的重重力力势势能能的的变变化与参考平面的化与参考平面的选选取无关。取无关。精典示例精典示例例例1 如如图图3所所示示，桌桌面面距距地地面面的的高高度度为为0.8 m，一一物物体体质质量量为为2 kg，放放在在桌桌面面上上方方0.4 m的的支支架架上，上，则
9、则(1)以以桌桌面面为为零零势势能能参参考考平平面面，计计算算物物体体具具有有的的重重力力势势能能，并并计计算物体由支架下落到地面算物体由支架下落到地面过过程中重力程中重力势势能减少多少？能减少多少？(2)以以地地面面为为零零势势能能参参考考平平面面，计计算算物物体体具具有有的的重重力力势势能能，并并计计算物体由支架下落到地面算物体由支架下落到地面过过程中重力程中重力势势能减少多少？能减少多少？(3)以上以上计计算算结结果果说说明什么？明什么？图图3解解析析(1)以以桌桌面面为为零零势势能能参参考考平平面面，物物体体距距离离零零势势能能参参考考平平面面的高度的高度h10.4 m，因而物体具有的
10、重力势能因而物体具有的重力势能Ep1mgh129.80.4 J7.84 J。物体落至地面时，物体的重力势能物体落至地面时，物体的重力势能Ep2mgh229.8(0.8) J15.68 J。因此物体在此过程中重力势能减少量因此物体在此过程中重力势能减少量EpEp1Ep27.84 J(15.68) J23.52 J。(2)以以地地面面为为零零势势能能参参考考平平面面，物物体体距距离离零零势势能能参参考考平平面面的的高高度度h1(0.40.8) m1.2 m。因而物体具有的重力势能因而物体具有的重力势能Ep1mgh129.81.2 J23.52 J。物体落至地面时重力势能物体落至地面时重力势能Ep2
11、0。在此过程中物体重力势能减少量在此过程中物体重力势能减少量EpEp1Ep223.52 J023.52 J。(3)通通过过上上面面的的计计算算可可知知，重重力力势势能能是是相相对对的的，它它的的大大小小与与零零势势能能参参考考平平面面的的选选取取有有关关，而而重重力力势势能能的的变变化化是是绝绝对对的的，它它与与零零势势能能参参考考平平面面的的选选取取无无关关，其其变变化化值值与与重重力力对对物物体体做做功功的的多多少少有关。有关。答案答案(1)7.84 J23.52 J(2)23.52 J23.52 J (3)见见解析解析 方法总结方法总结(1)计算物体的重力势能，必须首先选定零势能面。计算
12、物体的重力势能，必须首先选定零势能面。(2)零零势势能能面面以以下下的的重重力力势势能能均均为为负负值值，“”、“”号号代代表表重重力力势势能能的的大大小小，因因此此，比比较较大大小小时时，一一定定要要带带着着“”、“”号进行比较。号进行比较。针对训练针对训练1 下列关于重力下列关于重力势势能的能的说说法正确的是法正确的是()A.物体的位置一旦确定，它的重力物体的位置一旦确定，它的重力势势能的大小也随之确定能的大小也随之确定B.物体与零物体与零势势能面的距离越大，它的重力能面的距离越大，它的重力势势能也越大能也越大C.一一个个物物体体的的重重力力势势能能从从5 J变变化化到到3 J，重重力力势
13、势能能增增加了加了D.在地面上的物体具有的重力在地面上的物体具有的重力势势能一定等于零能一定等于零解解析析物物体体的的重重力力势势能能与与参参考考平平面面有有关关，同同一一物物体体在在同同一一位位置置相相对对不不同同的的参参考考平平面面的的重重力力势势能能不不同同，A错错误误；物物体体在在零零势势能能面面以以上上，距距零零势势能能面面的的距距离离越越大大，重重力力势势能能越越大大，物物体体在在零零势势能能面面以以下下，距距零零势势能能面面的的距距离离越越大大，重重力力势势能能越越小小，B错错误误；重重力力势势能能中中的的正正、负负号号表表示示大大小小，5 J的的重重力力势势能能小小于于3 J的
14、的重重力力势势能能，C正正确确；只只有有选选地地面面为为零零势势能能面面时时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，D错误。错误。答案答案C重力做功与重力势能的变化的关系重力做功与重力势能的变化的关系要点归纳要点归纳重力做功与重力势能的比较重力做功与重力势能的比较概念概念项项目目重力做功重力做功重力重力势势能能物理意物理意义义重力重力对对物体做功物体做功由物体与地球的相互作用由物体与地球的相互作用产产生，生，且由它且由它们们之之间间的相的相对对位置决定位置决定的能的能表达式表达式WGmghEpmgh影响大小影响大小的因素的因素重力重力mg和初、末位
15、置和初、末位置的高度差的高度差h重力重力mg和相和相对对参考平面的参考平面的高度高度h特点特点只与初、末位置的高度只与初、末位置的高度差有关，与路径及参考差有关，与路径及参考平面的平面的选择选择无关无关与参考平面的与参考平面的选择选择有关，同有关，同一位置的物体，一位置的物体，选择选择不同的不同的参考平面，其重力参考平面，其重力势势能的能的值值不同不同过过程量程量状状态态量量联联系系重力做功重力做功过过程是重力程是重力势势能改能改变变的的过过程，重力做正功，程，重力做正功，重力重力势势能减少，重力做能减少，重力做负负功，重力功，重力势势能增加，且重能增加，且重力做了多少功，重力力做了多少功，重
16、力势势能就改能就改变变多少，即多少，即WGEp1Ep2Ep图图4(1)小小球球由由A点点运运动动到到C点点的的过过程程中中，重力做功重力做功为为多少？多少？(2)重力重力势势能减少了多少？能减少了多少？方法总结方法总结(1)判断重力做功正负的方法：判断重力做功正负的方法：若若物物体体向向上上运运动动或或有有竖竖直直向向上上的的分分位位移移，重重力力做做负负功功；若若物物体向下运动或有竖直向下的分位移，重力做正功。体向下运动或有竖直向下的分位移，重力做正功。(2)重重力力势势能能的的变变化化仅仅与与重重力力做做功功有有关关，与与是是否否受受其其他他力力及及其其他力是否做功无关。他力是否做功无关。
17、针针对对训训练练2 (2018吉吉林林高高一一检检测测)(多多选选)关关于于重重力力势势能能和和重重力力做做功的叙述，正确的是功的叙述，正确的是()A.物体克服重力做的功等于重力物体克服重力做的功等于重力势势能的增加量能的增加量B.重力做功与路径无关，只取决于始末点的位置重力做功与路径无关，只取决于始末点的位置C.在在同同一一高高度度，将将某某物物体体沿沿不不同同方方向向抛抛出出，从从抛抛出出到到落落至至同同一水平地面的一水平地面的过过程，重力程，重力势势能的能的变变化一定相等化一定相等D.重力重力势势能等于零的物体，不可能能等于零的物体，不可能对别对别的物体做功的物体做功解解析析物物体体克克
18、服服重重力力做做的的功功等等于于重重力力势势能能的的增增加加量量，故故A正正确确；重重力力做做功功与与路路径径无无关关，只只取取决决于于始始末末点点的的位位置置，故故B正正确确；在在同同一一高高度度，将将物物体体沿沿不不同同的的方方向向抛抛出出，从从抛抛出出到到落落地地过过程程中中，重重力力做做的的功功相相等等，物物体体所所减减少少的的重重力力势势能能一一定定相相等等，故故C正正确确；重重力力势势能能具具有有相相对对性性，重重力力势势能能的的大大小小与与零零势势能能面面的的选选取取有有关关，重重力力势势能能等等于于零零的的物物体体，可可以以对对别别的的物物体体做做功，故功，故D错误。错误。答案
19、答案ABC1.(2018安安庆庆高高一一检检测测)(多多选选)在在空空中中某某点点，将将三三个个质质量量相相等等的的小小球球以以相相同同的的速速率率v水水平平抛抛出出、竖竖直直上上抛抛、竖竖直直下下抛抛，则则从从抛抛出出点到落地点，下列点到落地点，下列说说法中正确的是法中正确的是()A.重力做功相同重力做功相同B.重力的平均功率相同重力的平均功率相同C.竖竖直下抛小球的重力的平均功率最大直下抛小球的重力的平均功率最大D.落地落地时时重力的瞬重力的瞬时时功率相同功率相同解解析析三三种种情情况况下下竖竖直直方方向向上上的的位位移移相相同同，重重力力做做功功相相等等，故故A正正确确；竖竖直直下下抛抛
20、的的小小球球落落地地所所用用时时间间最最短短，而而重重力力做做功功相相等等，所所以以竖竖直直下下抛抛的的小小球球的的重重力力的的平平均均功功率率最最大大，故故B错错误误，C正正确确；三三种种情情况况下下，小小球球落落地地时时的的速速度度大大小小相相同同，但但速速度度方方向向与与竖竖直直方方向向夹夹角角不不同同，所所以以重重力力的的瞬瞬时时功功率率不不相相同同，故故D错误。错误。答案答案AC2.某某游游客客领领着着孩孩子子游游泰泰山山时时，孩孩子子不不小小心心将将手手中中的的皮皮球球滑滑落落，球球从从A点点滚滚到到了了山山脚脚下下的的B点点，高高度度标标记记如如图图5所示，所示，则则下列下列说说
21、法正确的是法正确的是()A.从从A到到B的的曲曲线线轨轨迹迹长长度度不不知知道道，无无法法求求出出此此过过程程重重力力做做的功的功B.从从A到到B过过程程中中阻阻力力大大小小不不知知道道，无无法法求求出出此此过过程程重重力力做做的的功功C.从从A到到B重力做功重力做功mg(Hh)D.从从A到到B重力做功重力做功mgH图图5解解析析重重力力对对物物体体所所做做的的功功只只与与初初、末末位位置置的的高高度度差差有有关，大小为关，大小为WGmgH，故正确选项为，故正确选项为D。答案答案D3.(2018开开封封高高一一检检测测)一一实实心心的的正正方方体体铁铁块块与与一一实实心心的的正正方方体体木木块
22、块质质量量相相等等，将将它它们们放放在在水水平平地地面面上上，下下列列结结论论正正确确的的是是(以以水平地面水平地面为为零零势势能面能面)()A.铁块铁块的重力的重力势势能大于木能大于木块块的重力的重力势势能能B.铁块铁块的重力的重力势势能小于木能小于木块块的重力的重力势势能能C.铁块铁块的重力的重力势势能等于木能等于木块块的重力的重力势势能能D.上述三种情况都有可能上述三种情况都有可能解解析析由由于于铁铁块块的的密密度度大大于于木木块块的的密密度度，质质量量相相等等时时，铁铁块块的的体体积积小小于于木木块块的的体体积积，因因此此铁铁块块的的重重心心低低于于木木块块的的重重心心，可得铁块的重力
23、势能小于木块的重力势能，故可得铁块的重力势能小于木块的重力势能，故B正确。正确。答案答案B4.质质量量为为m的的物物体体，沿沿倾倾角角为为的的光光滑滑斜斜面面由由静静止止下下滑滑，当当下下滑滑t(s)时时重力重力势势能减少量能减少量为为()答案答案D5.在在离离地地面面80 m处处无无初初速速度度地地释释放放一一小小球球，小小球球质质量量为为200 g，不不计计空空气气阻阻力力，g取取10 m/s2，取取释释放放点点所所在在水水平平面面为为参参考考平平面面。求：求：(1)在第在第2 s末小球的重力末小球的重力势势能；能；(2)在第在第3 s内重力所做的功和重力内重力所做的功和重力势势能的能的变变化。化。答案答案(1)40 J(2)50 J减少减少50 J
