8.2重力势能(课件)-2021-2022学年【扬帆起航系列】人教版(2019)高中物理必修第二册 (共59张PPT)-教案课件习题试卷知识点归纳汇总-高中物理必修第二册.pptx

人人 教教 版版（2019）高高 中中 物物 理理 必必 修修 第第二二 册册第第 八八 章章 机机械械能能守守恒恒定定律律授课授课人：人：扬帆扬帆起航起航 CONTENTS0101重力做功重力做功0202重力势能重力势能0303重力做功与重力做功与重力势能的重力势能的关系关系0404目录弹性势能弹性势能问：小明从问：小明从1 1楼到楼到3 3楼，哪种方楼，哪种方式他的重力做功最少？式他的重力做功最少？想一想想一想01重力做功重力做功第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律Lh1h2 hAAABBB竖直下落沿斜线运动沿曲线运动一、重力做功一、重力做功1.1.探究重力做功的特点探究重力做功的特点物体竖直下落物体竖直下落物体沿斜线运动物体沿斜线运动物体沿曲线运动物体沿曲线运动物体物体竖直竖直下落下落 从从 A A 到到 B BAhBh1h2WG=mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2 G物体沿斜线运动物体沿斜线运动 从从A A到到B BABhLh1h2WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2G物体物体沿曲线沿曲线运动运动 从从A A到到B Bh1h2h3ABhW W1 1=mglcos=mglcos1 1=mg=mg h h 1 1W=WW=W1 1+W+W2 2+W+W3 3+W=mg W=mg h h 1 1+mg mg h h 2 2 +mg mg h h 3 3 +=mg =mg（h h 1 1+h+h 2 2+h +h 3 3)=mgmgh h =mghmgh1 1mghmgh2 2h1h2Ah 1l放大放大微元法ABmg甲甲hABmg乙乙BA丙丙起起 点点终终 点点=mg(h=mg(h1 1h h2 2)=mgmgh h=mgh=mgh1 1mghmgh2 2以上三种类型总结：以上三种类型总结：微元法重力做功的特点：重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点起点和和终点终点的位置有关，而的位置有关，而跟物体运动的跟物体运动的路径路径无关。

无关即重力做功数值等于重力与高度差的乘积即重力做功数值等于重力与高度差的乘积表达式：WG mgh=mgh1mgh2hh2h1AB重力做功的特点是重力做功的特点是与运动的具体路径无关与运动的具体路径无关，只与初末状，只与初末状态物体的高度差有关，态物体的高度差有关，不论光滑还是粗糙路径，也不论是直线不论光滑还是粗糙路径，也不论是直线还是曲线运动，不论是否受到其他力的作用，还是曲线运动，不论是否受到其他力的作用，只要初末状态的只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同高度差相同，重力做的功就相同例例1.如图所示，质量为如图所示，质量为 50 kg 的人沿着的人沿着 L=100 m、倾角为、倾角为 30的坡路匀速的坡路匀速从坡顶跑到坡底，重力对他所做的功是多少？（从坡顶跑到坡底，重力对他所做的功是多少？（g 取取 10 m/s2）解：重力对物体做的功为解：重力对物体做的功为WG=mgh =501050 J =25000 J30300 0例例2 2：如图所示，质量为：如图所示，质量为m m的小球从高度为的小球从高度为h h处的斜面上的处的斜面上的A A点滚下经过水点滚下经过水平面平面BCBC后，再滚上另一斜面，当它达到高度为后，再滚上另一斜面，当它达到高度为h/4h/4的的D D点时，速度为零，点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为在这个过程中，重力做功为 （）A.mgh/4A.mgh/4B.3mgh/4B.3mgh/4C.mghC.mghD.0D.0BADBC例例3 3、一质量为、一质量为5kg5kg的小球从的小球从5m5m高处下落高处下落,碰撞地面后弹起碰撞地面后弹起,每次每次弹起的高度比下落高度低弹起的高度比下落高度低1m,1m,求求:小球从下落到停在地面的过程中小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功重力一共做了多少功?(g=9.8m/s?(g=9.8m/s2 2)解解:小球下落高度为小球下落高度为5m=59.85J=59.85J=245J=245J=mgmgh h 特殊意义在于：特殊意义在于：（1 1）与重力做功密切相关）与重力做功密切相关（2 2）随高度的变化而变化）随高度的变化而变化分析表达式分析表达式 W WG G=mg=mgh=mghh=mgh1 1-mgh-mgh2 2，请思考请思考“mghmgh”具有什么特殊意义具有什么特殊意义？hh2h1AB 可见可见,重力做的功等于重力做的功等于mghmgh这个量的变化这个量的变化.在物理学中，在物理学中，mgh mgh 是一个由特殊意义的是一个由特殊意义的物理量物理量.就用这个物理量表示物就用这个物理量表示物体的体的重力势能重力势能。

02重力势能重力势能第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律二、重力势能二、重力势能1.定义定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能物体由于被举高而具有的能量叫重力势能2.大小：大小：物体的重力势能等于它所受物体的重力势能等于它所受重力重力与所处与所处高度高度的乘积参考平面（参考平面零势能面）零势能面）3.单位：单位：焦焦（耳）（耳）J 1 J=1 kgms-2m=1 Nm4.重力势能是标量重力势能是标量：只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示大小只有大小没有方向，但有正、负，其正、负表示大小h h 物体重心到零势能面的高度）物体重心到零势能面的高度）Ep=mgh5.重力势能的相对性：重力势能的相对性：（1 1）由于由于高度高度h h是相对的，所以重力势能也是相对的，计算重力势能之是相对的，所以重力势能也是相对的，计算重力势能之前需要先选定前需要先选定0 0势能势能参考平面参考平面4）参考平面（零势能面）的选取是任意的，通常选择地面作为参考平面参考平面（零势能面）的选取是任意的，通常选择地面作为参考平面2）参考平面：）参考平面：选定某一个水平面，并把这个水平面的高度定为零，则选定某一个水平面，并把这个水平面的高度定为零，则物体在该平面上的重力势能为零。

物体在该平面上的重力势能为零又称零势面又称零势面)（3）对选定的参考平面而言：）对选定的参考平面而言：在参考平面在参考平面上方上方的物体，高度是的物体，高度是正值正值，重力，重力势能也是势能也是正值正值；在参考平面；在参考平面下方下方的物体，高度是的物体，高度是负值负值，重力势能也是，重力势能也是负值负值若物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平若物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少面上具有的重力势能要少参考平面参考平面参考平面参考平面00h 0Ep 0h 0Ep 00，则，则E EP1P1EEP2P2 ,重力势能减少重力势能减少，重力，重力势能减少的数量等于重力做的功势能减少的数量等于重力做的功2)(2)物体物体上升上升，重力做负功重力做负功，W WG G00，则，则E EP1P1EEP2 P2，重力势能增加重力势能增加，重力，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功势能增加的数量等于物体克服重力所做的功(重力做负功重力做负功)说明：说明：例例1.1.起重机把一质量为起重机把一质量为200kg200kg的物体，从距地面高为的物体，从距地面高为h h1 1=10m=10m的高度匀速的高度匀速运到高为运到高为h h2 2=3m=3m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，变化多少？变化多少？结论结论1 1：物体下降，重力做正功，重力势能减物体下降，重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力做的功。

少，减少的重力势能等于重力做的功分析：分析：重力做功为：重力做功为：W WG G=mg(h=mg(h1 1-h-h2 2)=14000J)=14000J重力势能减少：重力势能减少：E Ep1p1-E-Ep2p2=mgh=mgh1 1-mgh-mgh2 2=14000J=14000J例例2.2.起重机把一质量为起重机把一质量为200kg200kg的物体，从距地面高为的物体，从距地面高为h h1 1=3m=3m的高度匀速运的高度匀速运到高为到高为h h2 2=10m=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，变的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化，变化了多少？化了多少？分析：分析：重力做功为：重力做功为：W WG G=mg(h=mg(h1 1-h-h2 2)=)=14000J14000J物体克服重力做了物体克服重力做了14000J14000J的功的功结结论论2 2：物物体体上上升升，重重力力做做负负功功，重重力力势势能能增增加加,增加的重力势能等于物体克服重力所做的功增加的重力势能等于物体克服重力所做的功重力势能增加重力势能增加:E Ep p2 2-E-Ep p1 1=mgh=mgh2 2-mgh-mgh1 1=14000J=14000J【例例3 3】情景一：小明中午回到宿舍，在离地高为情景一：小明中午回到宿舍，在离地高为情景一：小明中午回到宿舍，在离地高为情景一：小明中午回到宿舍，在离地高为h h1 1=0.4m=0.4m的下铺脱鞋之后，的下铺脱鞋之后，的下铺脱鞋之后，的下铺脱鞋之后，爬上离地高为爬上离地高为爬上离地高为爬上离地高为h h2 2=1.8m=1.8m的上铺睡觉。

已知小明的质量的上铺睡觉已知小明的质量的上铺睡觉已知小明的质量的上铺睡觉已知小明的质量m=50kgm=50kg，g=10 m/sg=10 m/s2 2请问：这个过程中，请问：这个过程中，请问：这个过程中，请问：这个过程中，（1 1）小明的重力做了多少功？）小明的重力做了多少功？）小明的重力做了多少功？）小明的重力做了多少功？（2 2）小明的重力势能）小明的重力势能）小明的重力势能）小明的重力势能变化量变化量变化量变化量多少？多少？多少？多少？解解解解（1 1）重力做负功：）重力做负功：）重力做负功：）重力做负功：WWG G=-mg=-mg h=-700 J h=-700 J （2 2）E Ep p=mgh=mgh末末末末 -mgh-mgh初初初初 =mg(h=mg(h末末末末 -h-h初初初初)=700 J)=700 J 情景二：小明午睡结束后，从离地高为情景二：小明午睡结束后，从离地高为情景二：小明午睡结束后，从离地高为情景二：小明午睡结束后，从离地高为h h1 1=1.8m=1.8m的上铺，爬到离地高为的上铺，爬到离地高为的上铺，爬到离地高为的上铺，爬到离地高为h h2 2=0.4m=0.4m的上铺穿鞋。

已知小明的质量的上铺穿鞋已知小明的质量的上铺穿鞋已知小明的质量的上铺穿鞋已知小明的质量m=50kgm=50kg，g=10 m/sg=10 m/s2 2请问：这个过程中，请问：这个过程中，请问：这个过程中，请问：这个过程中，（1 1）小明的重力做了多少功？）小明的重力做了多少功？）小明的重力做了多少功？）小明的重力做了多少功？（2 2）小明的重力势能）小明的重力势能）小明的重力势能）小明的重力势能变化量变化量变化量变化量多少？多少？多少？多少？解解解解（1 1）重力做正功：）重力做正功：）重力做正功：）重力做正功：WWG G=mg=mg h=700 J h=700 J （2 2）E Ep p=mgh=mgh末末末末 -mgh-mgh初初初初 =mg(h=mg(h末末末末 -h-h初初初初)=-700 J)=-700 J 04重力势能的系统性重力势能的系统性第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律分析：分析：EpEpmghmghG Gmg mg mmgghh由于地球对物体的吸引而产生的由于地球对物体的吸引而产生的决定于物体决定于物体决定于地球决定于地球反映了物体与地球间的相对位置关系反映了物体与地球间的相对位置关系四、四、重力势能的系统性重力势能。