《2018年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.4 重力勢(shì)能課件 新人教版必修2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.4 重力勢(shì)能課件 新人教版必修2.ppt（35頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、4.重力勢(shì)能,自我檢測(cè),自主閱讀,一、重力做的功1.特點(diǎn):只跟物體運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān),而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。2.什么情況下重力做正功?什么情況下重力做負(fù)功?答案:物體下降時(shí)重力做正功;物體上升時(shí)重力做負(fù)功。3.表達(dá)式:WG=mgh=mg(h1-h2),其中h1、h2分別表示物體起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度。,,,,,自我檢測(cè),自主閱讀,二、重力勢(shì)能1.定義:物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能。2.大小:物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積,表達(dá)式為Ep=mgh。3.單位:焦耳。4.重力做功和重力勢(shì)能變化有什么關(guān)系?請(qǐng)寫(xiě)出重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系式。答案:重力做正功,重力勢(shì)能減小,重

2、力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加。關(guān)系式:WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。,,,,,,自我檢測(cè),自主閱讀,三、重力勢(shì)能的性質(zhì)1.相對(duì)性:重力勢(shì)能總是相對(duì)選定的參考平面而言的(該平面常稱為零勢(shì)能面)。2.標(biāo)矢性:重力勢(shì)能為標(biāo)量,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)能為正值;在參考平面下方時(shí),重力勢(shì)能為負(fù)值。3.系統(tǒng)性:重力勢(shì)能是地球與物體所組成的系統(tǒng)共有的。,,,,,,,,自我檢測(cè),自主閱讀,1.正誤辨析(1)只要物體的高度發(fā)生變化,其重力一定做功。()答案:√(2)同一物體在不同高度的重力勢(shì)能為Ep1=2J,Ep2=-3J,則Ep1>Ep2。()答案:√(3)重力做功多少取決于物體的重

3、力和它通過(guò)的位移。()解析:重力做功多少取決于物體的重力大小和它在初、末位置的高度差。答案:(4)重力勢(shì)能Ep1=2J,Ep2=-3J,則Ep1與Ep2方向相反。()解析:重力勢(shì)能是標(biāo)量,沒(méi)有方向。答案:,自我檢測(cè),自主閱讀,2.某物體從某一位置運(yùn)動(dòng)到另一位置,重力一定做功嗎?答案:不一定。判斷物體運(yùn)動(dòng)過(guò)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。3.物體從高度和傾角相同的斜面滑下,一個(gè)斜面光滑,一個(gè)斜面不光滑,重力做的功相等嗎?為什么?答案:相等。重力做功只跟物體運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)。,知識(shí)

4、點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的物體,從高度為h1的位置A分別按下列三種方式運(yùn)動(dòng)到高度為h2的位置B,在這個(gè)過(guò)程中思考并討論以下問(wèn)題:(1)根據(jù)功的公式求出甲、乙兩種情況下重力做的功。(2)求出丙中重力做的功。(3)重力做功有什么特點(diǎn)?要點(diǎn)提示(1)甲中WG=mgh=mgh1-mgh2,,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,要點(diǎn)提示(1)甲中WG=mgh=mgh1-mgh2,乙中WG=mglcosθ=mgh=mgh1-mgh2。(2)把整個(gè)路徑AB分成許多很短的間隔AA1、A1A2、……,由于每一段都很小,每一小段都可以近似地看作一段傾斜的直線,設(shè)每段小斜線的高度差分別為Δ

5、h1、Δh2、……,則物體通過(guò)每小段斜線時(shí)重力做的功分別為mgΔh1、mgΔh2……物體通過(guò)整個(gè)路徑時(shí)重力做的功WG=mgΔh1+mgΔh2+…=mg(Δh1+Δh2+…)=mgh=mgh1-mgh2。(3)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),重力對(duì)物體做的功只跟物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān),而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)歸納1.重力做的功WG=mg(h1-h2),其中h1、h2分別是初、末位置的高度。物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí),重力做正功。物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí),重力做負(fù)功。2.重力做功的特點(diǎn):物體運(yùn)動(dòng)時(shí),重力對(duì)物體所做的功只與物體初、末位置的高度差有關(guān),與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。,知識(shí)點(diǎn)一,知

6、識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,典例剖析【例1】物體沿不同的路徑從A運(yùn)動(dòng)到B,如圖所示,則()A.沿路徑ACB重力做的功大些B.沿路徑ADB重力做的功大些C.沿路徑ACB和路徑ADB重力做功一樣多D.條件不足,無(wú)法判斷解析:重力做功與路徑無(wú)關(guān),只與初、末位置的高度差有關(guān),故兩種情況下重力做功一樣多,C正確。答案:C,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,變式訓(xùn)練1某游客領(lǐng)著孩子游泰山時(shí),孩子不小心將手中的皮球滑落,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的曲線軌跡長(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

7、做功mg(H+h)D.從A到B重力做功mgH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的高度是H,故從A到B重力做功mgH,D正確。答案:D,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示,起重機(jī)把樓板從地面上吊到樓頂上。樓板的重力勢(shì)能怎么變化?樓板從地面吊到樓頂?shù)倪^(guò)程中,重力勢(shì)能的變化與參考平面的選取有關(guān)嗎?要點(diǎn)提示起重機(jī)把樓板從地面上吊到樓頂上時(shí),高度升高,重力勢(shì)能增大,樓板重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的,與參考平面的選取無(wú)關(guān)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)歸納1.重力勢(shì)能的正負(fù)重力勢(shì)能是標(biāo)量,其數(shù)值可正可負(fù)可為零,表示的是相對(duì)大小,如圖所示。物體在A、B、C

8、三點(diǎn)重力勢(shì)能的正負(fù)如表所示。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,2.重力勢(shì)能的三個(gè)性質(zhì)(1)重力勢(shì)能的相對(duì)性由于重力勢(shì)能表達(dá)式為Ep=mgh,高度h的相對(duì)性決定了重力勢(shì)能具有相對(duì)性。選取不同的水平面作為零勢(shì)能面,其重力勢(shì)能具有不同的數(shù)值,即重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān)。(2)重力勢(shì)能變化的絕對(duì)性物體在這兩個(gè)高度不同的位置時(shí),由于高度差一定,重力勢(shì)能之差也是一定的,即物體的重力勢(shì)能的變化與參考平面的選取無(wú)關(guān)。(3)重力勢(shì)能的系統(tǒng)性重力是地球?qū)ξ矬w吸引而產(chǎn)生的,如果沒(méi)有地球?qū)ξ矬w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)

9、法。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,畫(huà)龍點(diǎn)睛物體的重力勢(shì)能是相對(duì)的,而重力勢(shì)能的變化量是絕對(duì)的。(物體的重力勢(shì)能與參考平面的選取有關(guān),而重力勢(shì)能的變化量與參考平面的選取無(wú)關(guān)。),知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,典例剖析【例2】質(zhì)量為m的均勻鏈條長(zhǎng)為L(zhǎng),開(kāi)始放在光滑的水平桌面上時(shí),有的長(zhǎng)度懸在桌邊緣,如圖所示,松手后,鏈條滑離桌面,問(wèn)從開(kāi)始到鏈條剛滑離桌面過(guò)程中重力勢(shì)能變化了多少?(桌面離地面高度大于L),知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,規(guī)律方法鏈條(繩索)模型1.建模背景:柔軟鏈條(繩索)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中形體會(huì)發(fā)生變化,重心也就會(huì)發(fā)生變化,從而給計(jì)算帶來(lái)障礙,因此如何確定

10、重心位置是解決含有鏈條(繩索)問(wèn)題的關(guān)鍵。2.模型特點(diǎn):(1)粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的長(zhǎng)直鏈條(繩索),其重心在長(zhǎng)度的一半處。(2)柔軟鏈條(繩索)的形體變化,導(dǎo)致了重心位置的變化,從而使其重力勢(shì)能也發(fā)生變化。(3)選取合理的勢(shì)能零點(diǎn),可以使計(jì)算更方便。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,變式訓(xùn)練2下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法正確的是()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-5J變化到-3J,重力勢(shì)能增加了D.在地面上的物體具有的重力勢(shì)能一定等于零解析: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

11、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,-5J的重力勢(shì)能小于-3J的重力勢(shì)能,C選項(xiàng)對(duì);只有選地面為零勢(shì)能面時(shí),地面上的物體的重力勢(shì)能才為零,否則不為零,D錯(cuò)誤。答案:C,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示,幼兒園小朋友們正在興高采烈地玩滑梯。若某位小朋友的質(zhì)量為20kg,滑梯高2.5m,g取10m/s2。(1)小朋友從梯子爬上滑梯頂?shù)倪^(guò)程中,重力勢(shì)能變化了多少?重力做了多少功?(2)小朋友從滑梯滑下的過(guò)程中,重力勢(shì)能變化了多少?重力做了多少功?(3

12、)重力做功與重力勢(shì)能的變化存在什么關(guān)系?,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,要點(diǎn)提示(1)取地面為零勢(shì)能面。小朋友從梯子爬上滑梯頂?shù)倪^(guò)程中,初勢(shì)能Ep1=0,末勢(shì)能Ep2=mgh=500J,重力勢(shì)能變化量ΔEp=Ep2-Ep1=500J。重力做功WG=-mgh=-500J。(2)取地面為零勢(shì)能面。小朋友從滑梯滑下的過(guò)程中,初勢(shì)能Ep1=500J,末勢(shì)能Ep2=mgh=0,勢(shì)能變化量ΔEp=Ep2-Ep1=-500J。重力做功WG=mgh=500J。(3)重力勢(shì)能的變化量等于重力做功的負(fù)值。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)歸納1.重力做功與重力勢(shì)能的比較,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)點(diǎn)一,

13、知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,2.重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系的理解、應(yīng)用(1)無(wú)論物體是否受其他力的作用,無(wú)論物體做何種運(yùn)動(dòng),關(guān)系式WG=-ΔEp總是成立的。(2)利用關(guān)系式WG=-ΔEp可由重力做功的正負(fù)及大小判斷重力勢(shì)能的增減及大小,反之也可以由重力勢(shì)能的增減及大小判斷重力做功的正負(fù)及大小。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,典例剖析【例3】(多選)用拉力F將一個(gè)重為5N的小球勻速提升3m,如圖所示,在這個(gè)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.小球的重力做了15J的功B.拉力F對(duì)小球做了15J的功C.小球的重力勢(shì)能增加了15JD.合力對(duì)小球做的功是15J,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,解析:小球上升,重力做負(fù)

14、功,WG=-mgh=-53J=-15J,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因?yàn)樾∏騽蛩偕仙?所以拉力F=G=5N,則拉力做功WF=Fh=53J=15J,選項(xiàng)B正確;因小球克服重力做功15J,故小球重力勢(shì)能增加15J,選項(xiàng)C正確;因?yàn)樾∏騽蛩偕仙?合力為零,則合力不做功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:BC規(guī)律方法1.功是能量轉(zhuǎn)化的量度,重力勢(shì)能的變化是由重力做功引起的,重力做功的多少是重力勢(shì)能變化的量度。2.重力勢(shì)能變化量的多少與參考系的選擇無(wú)關(guān),重力做功的多少也與參考平面的選擇無(wú)關(guān)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,變式訓(xùn)練3大型拱橋的拱高為h,弧長(zhǎng)為L(zhǎng),如圖所示。質(zhì)量為m的汽車在以不變的速率v由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,以下說(shuō)法

15、正確的是()A.由A到B的過(guò)程中,汽車的重力勢(shì)能始終不變,重力始終不做功B.汽車的重力勢(shì)能先減少后增加,總的變化量為0,重力先做負(fù)功,后做正功,總功為零C.汽車的重力勢(shì)能先增大后減小,總的變化量為0,重力先做正功,后做負(fù)功,總功為零D.汽車的重力勢(shì)能先增大后減小,總的變化量為0,重力先做負(fù)功,后做正功,總功為零,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,解析:前半階段,汽車向高處運(yùn)動(dòng),重力勢(shì)能增加,重力做負(fù)功;后半階段,汽車向低處運(yùn)動(dòng),重力勢(shì)能減小,重力做正功。選項(xiàng)D正確。答案:D,1,2,3,4,1.如圖所示,某物塊分別沿三條不同的軌道由離地面高h(yuǎn)的A點(diǎn)滑到同一水平面上,軌道1、2是光滑的,軌道3是粗糙

16、的,則()A.沿軌道1滑下重力做的功多B.沿軌道2滑下重力做的功多C.沿軌道3滑下重力做的功多D.沿三條軌道滑下重力做的功一樣多解析:重力做功只與初末位置的高度差有關(guān),與路徑無(wú)關(guān),D選項(xiàng)正確。答案:D,1,2,3,4,2.一個(gè)100g的球從1.8m的高處落到一個(gè)水平板上又彈回到1.25m的高度,則整個(gè)過(guò)程中重力對(duì)球所做的功及球的重力勢(shì)能的變化是(g取10m/s2)()A.重力做功為1.8JB.重力做了0.55J的負(fù)功C.物體的重力勢(shì)能一定減少0.55JD.物體的重力勢(shì)能一定增加1.25J解析:整個(gè)過(guò)程中重力做功WG=mgΔh=0.1100.55J=0.55J,故重力勢(shì)能減少0.55J,所以選項(xiàng)

17、C正確。答案:C,1,2,3,4,3.質(zhì)量為20kg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5m。這塊鐵板相對(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;將鐵板提高1m,若以二樓地面為參考平面,則鐵板的重力勢(shì)能變化了J;若以樓外地面為參考平面,則鐵板的重力勢(shì)能變化了J。(g取10m/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:Ep=0。以樓外地面為參考平面:Ep=mgh=20105J=103J。以二樓地面為參考平面:ΔEp=Ep2-Ep1=mgh1-0=20101J=200J。以樓外地面為參考平面:ΔEp=Ep2-Ep1=mg(h+h1)-mgh=mgh1=

18、20101J=200J。答案:0103200200,1,2,3,4,4.如圖所示,桌面距地面的高度為0.8m,一物體質(zhì)量為2kg,放在桌面上方0.4m的支架上,求:(g取10m/s2)(1)以桌面為零勢(shì)能參考平面,計(jì)算物體具有的重力勢(shì)能,并計(jì)算物體由支架下落到地面過(guò)程中重力勢(shì)能減少多少?(2)以地面為零勢(shì)能參考平面,計(jì)算物體具有的重力勢(shì)能,并計(jì)算物體由支架下落到地面過(guò)程中重力勢(shì)能減少多少?(3)以上計(jì)算結(jié)果說(shuō)明什么?,1,2,3,4,解析:(1)以桌面為零勢(shì)能參考平面,物體距離零勢(shì)能參考平面的高度h1=0.4m,因而物體具有重力勢(shì)能。Ep1=mgh1=2100.4J=8J。物體落至地面時(shí),物體

19、重力勢(shì)能Ep2=210(-0.8)J=-16J。因此物體在此過(guò)程中重力勢(shì)能減小量ΔEp=Ep1-Ep2=8J-(-16)J=24J。(2)以地面為零勢(shì)能參考平面,物體的高度h1=(0.4+0.8)m=1.2m。因而物體具有的重力勢(shì)能Ep1=mgh1=2101.2J=24J。物體落至地面時(shí)重力勢(shì)能Ep2=0。在此過(guò)程中物體重力勢(shì)能減小量ΔE=Ep1-Ep2=24J-0=24J。,1,2,3,4,(3)通過(guò)上面的計(jì)算可知,重力勢(shì)能是相對(duì)的,它的大小與零勢(shì)能參考平面的選取有關(guān),而重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的,它與零勢(shì)能參考平面的選取無(wú)關(guān),其變化值與重力對(duì)物體做功的多少有關(guān)。答案:(1)8J24J(2)24J24J(3)見(jiàn)解析,