7.4 重力勢(shì)能 課件（人教版必修2）

4 重力勢(shì)能,1認(rèn)識(shí)重力做功與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)理解重力勢(shì)能的概念 2理解重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 3知道重力勢(shì)能具有相對(duì)性，知道重力勢(shì)能是物體和地球系統(tǒng)所共有的.,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)的_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分別表示物體起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度,重力做的功,起點(diǎn),終點(diǎn),路徑,正,負(fù),mgh,思考1：某物體從一位置運(yùn)動(dòng)到另一位置，重力一定做功嗎？ 提示：重力不一定做功判斷物體運(yùn)動(dòng)過程中重力是否做功，主要是看運(yùn)動(dòng)的初、末位置是否在同一高度上，若初、末位置在同一高度上，則重力不做功；若初、末位置不在同一高度上，則重力做功,741,答案 B,1.定義 物體由于_而具有的能量叫做重力勢(shì)能 2大小 物體的重力勢(shì)能等于它所受_與所處_的乘積，表達(dá)式為Ep_. 3單位 在國(guó)際單位制中重力勢(shì)能的單位是_，與功的單位相同,重力勢(shì)能,被舉高,重力,高度,mgh,焦耳,4重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 (1)表達(dá)式：WG_Ep. (2)兩種情況,Ep1Ep2,2.下列關(guān)于重力勢(shì)能的說法中正確的是 ( ) A有A、B兩個(gè)物體，A的高度是B高度的2倍，那么物體A的重力勢(shì)能的數(shù)值一定是物體B的2倍 B從同一高度將某一物體以相同的速度豎直上拋或平拋，從拋出到落地的過程中，物體重力勢(shì)能的變化是相同的 C有一物體從樓頂落到地面，如果受到空氣阻力，物體重力勢(shì)能的減少量小于自由下落時(shí)重力勢(shì)能的減少量 D重力做功時(shí)，不僅與物體運(yùn)動(dòng)的高度差有關(guān)，還與物體運(yùn)動(dòng)的路徑有關(guān),解析 由Epmgh知，只有mAmB時(shí)，A的重力勢(shì)能才是B的2倍，A錯(cuò)由重力做功特點(diǎn)可知，重力做功等于重力勢(shì)能的減少，與經(jīng)過的路徑無(wú)關(guān)，與物體是否受其他力也無(wú)關(guān)，C、D錯(cuò)，B對(duì) 答案 B,1.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(lái)說的，這個(gè)_叫做參考平面在參考平面上，物體的重力勢(shì)能取作_. (2)重力勢(shì)能的相對(duì)性 選擇不同的參考平面，物體重力勢(shì)能的數(shù)值是_的 對(duì)選定的參考平面，上方物體的重力勢(shì)能是_值，下方物體的重力勢(shì)能是_值，負(fù)號(hào)表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢(shì)能要比在參考平面上具有的重力勢(shì)能_,重力勢(shì)能的性質(zhì),水平面,水平面,0,不同,正,負(fù),小,2標(biāo)矢性 重力勢(shì)能為_，其正負(fù)表示重力勢(shì)能的大小物體在參考平面上方時(shí)，重力勢(shì)能為_值，在參考平面下方時(shí)，重力勢(shì)能為_值 3系統(tǒng)性 重力勢(shì)能是_與_所組成的系統(tǒng)共有的,標(biāo)量,正,負(fù),地球,物體,思考2：在同一高度的質(zhì)量不同的兩個(gè)物體，它們的重力勢(shì)能有可能相同嗎？ 提示：有可能若選定兩物體所處的水平面為參考平面，則兩物體的重力勢(shì)能為0.,3.質(zhì)量為20 kg的薄鐵板平放在二樓的地面上，二樓地面與樓外地面的高度差為5 m這塊薄鐵板相對(duì)二樓地面的重力勢(shì)能為_J，相對(duì)樓外地面的重力勢(shì)能為_J；將薄鐵板提高1 m，若以樓外地面為參考平面，則薄鐵板的重力勢(shì)能變化了_J(g取10 m/s2) 解析 根據(jù)重力勢(shì)能的定義式，以二樓地面為參考平面時(shí)Ep0.以樓外地面為參考平面時(shí)Epmgh20×10×5 J103 J將薄鐵板提高1 m時(shí)，EpEp2Ep1mgh1mgh20×10×(51) J20×10×5 J200 J. 答案 0 103 200,(1)相對(duì)性：因?yàn)镋pmgh，高度h的相對(duì)性決定了重力勢(shì)能具有相對(duì)性 (2)重力勢(shì)能是個(gè)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,重力勢(shì)能的理解及計(jì)算,【典例1】 關(guān)于重力勢(shì)能，下列說法中正確的是 ( ) 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)能減少了 D重力勢(shì)能的減少量等于重力對(duì)物體做的功,解析 物體的重力勢(shì)能與參考面有關(guān)，同一物體在同一位置相對(duì)不同的參考面的重力勢(shì)能不同，A選項(xiàng)錯(cuò)物體在零勢(shì)能面以上，距零勢(shì)能面的距離越大，重力勢(shì)能越大，物體在零勢(shì)能面以下，距零勢(shì)面的距離越大，重力勢(shì)能越小，B選項(xiàng)錯(cuò)重力勢(shì)能中的正、負(fù)號(hào)表示大小，5 J的重力勢(shì)能小于3 J的重力勢(shì)能，C選項(xiàng)錯(cuò)重力做的功量度了重力勢(shì)能的變化，D選項(xiàng)正確 答案 D,(1)零勢(shì)能面以下的重力勢(shì)能均為負(fù)值，“”、“”號(hào)代表重力勢(shì)能的大小，因此，比較大小時(shí)，一定要帶著“”、“”號(hào)進(jìn)行比較 (2)計(jì)算物體的重力勢(shì)能，必須選定零勢(shì)能參考面,【跟蹤1】 如圖742所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計(jì)空氣阻力，假設(shè)以桌面處為參考平面，則小球落到地面前瞬間的重力勢(shì)能為 ( ) Amgh BmgH Cmg(hH) Dmgh,圖742,解析 重力勢(shì)能的大小是相對(duì)參考平面而言的，參考平面的選擇不同，物體的相對(duì)高度就不同，重力勢(shì)能的大小也不同本題中已選定桌面為參考平面，則小球在最高點(diǎn)時(shí)的高度為H，小球在與桌面相平時(shí)的高度為零，小球在地面時(shí)的高度為h，所以小球落到地面前的瞬間，它的重力勢(shì)能為Epmgh. 答案 D,重力做功過程是重力勢(shì)能改變的過程，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，重力勢(shì)能就改變多少，即WGEp1Ep2Ep,重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系,【典例2】 (2012·上海)質(zhì)量相等的均質(zhì)柔軟細(xì)繩A、B平放于水平地面，繩A較長(zhǎng)分別捏住兩繩中點(diǎn)緩慢提起，直到全部離開地面，兩繩中點(diǎn)被提升的高度分別為hA、hB，上述過程中克服重力做的功分別為WA、WB.若( ) AhAhB，則一定有WAWB BhAhB，則可能有WAhB，則一定有WAWB,答案 B,重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系,【跟蹤2】 質(zhì)量為m的物體從地面上方H高處由靜止釋放，落在地面后出現(xiàn)一個(gè)深度為h的坑，如圖743所示，在此過程中 ( ) A重力對(duì)物體做功為mgH B重力對(duì)物體做功為mg(Hh) C物體的重力勢(shì)能減少了mg(Hh) D物體的重力勢(shì)能增加了mg(Hh),圖743,解析 從初位置到末位置小球的高度下降了Hh，所以物體的重力做功為WGmg(Hh)，故A錯(cuò)，B正確；重力做正功，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功，所以Epmg(Hh)，故C正確，D錯(cuò)誤 答案 BC,解題技法5 重力做功的求解方法 1.公式法 利用WGmgh求解，其中h為初、末位置的高度差 2轉(zhuǎn)化法 對(duì)于無(wú)法利用做功公式來(lái)計(jì)算重力做功的問題，我們可以轉(zhuǎn)換一下思考的角度，因?yàn)橹亓ψ龉εc重力勢(shì)能的變化相對(duì)應(yīng)，所以通過求重力勢(shì)能的變化量來(lái)求重力做功是一種解題途徑 即利用公式WGEp1Ep2Ep，通過求重力勢(shì)能的變化Ep來(lái)求重力做的功WG.,3整體法、等效法 常用于求物體系統(tǒng)或液體的重力做功對(duì)于大小和形狀不可忽略的物體，要由其重心的位置來(lái)確定它相對(duì)參考平面的高度,典例剖析,圖744,【審題技巧】 解答該類問題注意兩點(diǎn) (1)重力勢(shì)能Epmgh中的h是相對(duì)參考平面的高度 (2)重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系：WEp,【我來(lái)沖關(guān)】,圖745,【狀元微博】 (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，兩者均與參考平面的選擇無(wú)關(guān) (2)重力勢(shì)能的變化只取決于物體的重力做功的情況，與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).,一、對(duì)重力做功的理解 1如圖746所示，甲、乙兩名學(xué)生的質(zhì)量都是m，當(dāng)他們分別以圖示的路徑登上高h(yuǎn)的階梯頂端A時(shí)，他們的重力做功情況是 ( ) A甲的重力做功多 B乙的重力做功多 C甲、乙的重力做功一樣多 D無(wú)法判斷,圖746,解析 因?yàn)橹亓ψ龉χ慌c物體的初、末位置有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，所以甲、乙的重力做的功均為mgh，故C正確 答案 C,2將一個(gè)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) 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與物體初、末位置高度差有關(guān) 解析 將物體由A移至B，重力做功只與物體初、末位置高度差有關(guān)，A、B、C錯(cuò)，D對(duì) 答案 D,二、對(duì)重力勢(shì)能的理解 3關(guān)于重力勢(shì)能，下列說法中正確的是 ( ) A重力勢(shì)能是地球與物體所組成的系統(tǒng)共有的 B重力勢(shì)能為負(fù)值，表示物體的重力勢(shì)能比在參考平面上具有的重力勢(shì)能少 C衛(wèi)星繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)，當(dāng)由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其重力勢(shì)能減小 D只要物體在水平面以下，其重力勢(shì)能就為負(fù)值,解析 由重力勢(shì)能的系統(tǒng)性可知，A正確；物體在參考平面時(shí)重力勢(shì)能為零，高于參考平面時(shí)重力勢(shì)能為正，低于參考平面時(shí)，重力勢(shì)能為負(fù)，其“正負(fù)”表示大小，B正確；衛(wèi)星由近地點(diǎn)到遠(yuǎn)地點(diǎn)的過程中，克服重力做功，重力勢(shì)能增大，C錯(cuò)誤；參考平面的選取是任意的，水平面不一定是參考平面，D錯(cuò)誤 答案 AB,4關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是 ( ) A重力勢(shì)能等于0的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功 B放在地面上的物體，它的重力勢(shì)能一定等于0 C在同一高度將某一物體無(wú)論向任何方向拋出，落地時(shí)減少的重力勢(shì)能都相等 D相對(duì)不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但并不影響有關(guān)重力勢(shì)能變化的研究,解析 答案 CD,三、重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系 5一個(gè)100 g的球從1.8 m的高處落到一個(gè)水平板上又彈回到1.25 m的高度，則整個(gè)過程中重力對(duì)球所做的功及球的重力勢(shì)能的變化是(g10 m/s2) ( ) A重力做功為1.8 J B重力做了0.55 J的負(fù)功 C物體的重力勢(shì)能一定減少0.55 J D物體的重力勢(shì)能一定增加1.25 J,解析 整個(gè)過程中重力做功WGmgh0.1×10×0.55 J0.55 J，故重力勢(shì)能減少0.55 J，所以選項(xiàng)C正確 答案 C,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,