人教版重力势能课件2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/9/6 Sunday,#,2,重力势能,学习目标,思维导图,1,.,认识重力做功与物体运动路径无关的特点。,2,.,理解重力势能的概念,会用重力势能的定义式进行有关计算。,3,.,知道重力势能具有相对性,理解重力做功与重力势能变化的关系。,4,.,理解弹性势能的概念,会分析决定弹簧的弹性势能大小的相关因素。,必备知识,自我检测,一、重力的功,1,.,特点,:,物体,下降,时重力做正功,;,物体,上升,时重力做负功。只跟物体运动的,起点,和,终点,的位置有关,而跟物体运动的,路径,无关。,2,.,表达式,:,W,G,=mgh,1,-mgh,2,其中,h,1,、,h,2,分别表示物体起点和终点的高度。,二、重力势能,1,.,定义,:,物体由于,被举高,而具有的能量叫重力势能。,2,.,大小,:,物体的重力势能等于它所受,重力,与所处,高度,的乘积,表达式为,E,p,=,mgh,。,3,.,单位,:,焦耳,。,4,.,重力做功和重力势能变化的关系,:,重力做正功,重力势能,减小,重力做负功,重力势能,增加,。关系式,:,W,G,=,E,p1,-E,p2,。,必备知识,自我检测,三、重力势能的性质,1,.,相对性,:,重力势能总是相对选定的,参考平面,而言的,(,该平面常称为,零势能面,),。选择不同的参考平面,物体重力势能的数值是,不同,的。,2,.,标矢性,:,重力势能为,标,量,其正负表示重力势能的大小。物体在参考平面上方时,物体的高度为正值,重力势能为,正,值,;,在参考平面下方时,物体的高度为负值,重力势能为,负,值。,四、弹性势能,1,.,定义,:,发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有,弹力,的相互作用而具有的势能。,2,.,决定弹簧的弹性势能大小的因素,:(1),同一个弹簧,拉伸或压缩的长度越长,弹性势能越大。,(2),不同的弹簧,在拉伸或压缩的长度相同时,劲度系数越大,弹性势能越大。,必备知识,自我检测,1,.,正误辨析,(1),只要物体的高度发生变化,其重力一定做功。,(,),答案,:,(2),同一物体在不同高度的重力势能为,E,p1,=,2 J,E,p2,=-,3 J,则,E,p1,E,p2,。,(,),答案,:,(3),重力做功多少取决于物体的重力和它通过的位移。,(,),解析,:,重力做功多少取决于物体的重力大小和它在初、末位置的高度差。,答案,:,必备知识,自我检测,(4),弹簧的长度越长,弹性势能一定越大。,(,),解析,:,如果弹簧处于压缩状态,弹簧越长,弹性势能越小。,答案,:,(5),同一弹簧长度不同时,弹性势能一定不同。,(,),解析,:,如果压缩和拉伸相同长度,弹性势能相同。,答案,:,必备知识,自我检测,2,.,下列关于重力势能的说法中正确的是,(,),A.,质量大的物体其重力势能大,B.,位置高的物体其重力势能大,C.,水平地面上的物体重力势能都为零,D.,水平地面上方物体的重力势能有可能比水平地面下方物体的重力势能小,解析,:,物体的重力势能,E,p,=mgh,取决于重力和物体所处的高度,质量大的物体所处的高度可能较小,位置高的物体的重力可能较小,因此它们的重力势能可能较小,选项,A,、,B,错误,D,正确,;,参考平面不选水平地面时,重力势能,E,p,0,选项,C,错误。,答案,:,D,必备知识,自我检测,3,.,质量为,20 kg,的铁板、厚度不计,平放在二楼的地面上。二楼地面与楼外地面的高度差约为,3 m,g,取,10 m/s,2,。这块铁板相对二楼地面和楼外地面的重力势能分别为,(,),A.600 J,、,0B.0,、,600 J,C.1 200 J,、,0D.0,、,1 200 J,解析,:,铁板相对于二楼地面的高度是,0,故铁板相对于二楼地面的重力势能为,0;,铁板相对于楼外地面的高度为,3,m,则铁板相对于楼外地面的重力势能,E,p,=mgh=,200,3,J,=,600,J,选项,B,正确。,答案,:,B,探究一,探究二,探究三,探究四,重力做的功,情境导引,如图所示,一个质量为,m,的物体,从高度为,h,1,的位置,A,分别按下列三种方式运动到高度为,h,2,的位置,B,在这个过程中思考并讨论以下问题,:,(1),根据功的公式求出甲、乙两种情况下重力做的功。,(2),求出丙中重力做的功。,(3),重力做功有什么特点,?,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,要点提示,:,(1),甲中,W,G,=mgh=mgh,1,-mgh,2,乙中,W,G,=mgl,cos,=mgh=mgh,1,-mgh,2,。,(2),把整个路径,AB,分成许多很短的间隔,AA,1,、,A,1,A,2,、,由于每一段都很小,每一小段都可以近似地看作一段倾斜的直线,设每段小斜线的高度差分别为,h,1,、,h,2,、,则物体通过每小段斜线时重力做的功分别为,mg,h,1,、,mg,h,2,物体通过整个路径时重力做的功,W,G,=mg,h,1,+mg,h,2,+,=mg,(,h,1,+,h,2,+,),=mgh,=mgh,1,-mgh,2,。,(3),物体运动时,重力对物体做的功只跟物体的起点和终点的位置有关,而跟物体运动的路径无关。,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,知识归纳,1,.,重力做的功,W,G,=mg,(,h,1,-h,2,),其中,h,1,、,h,2,分别是初、末位置的高度。物体由高处运动到低处时,重力做正功。物体由低处运动到高处时,重力做负功。,2,.,重力做功的特点,物体运动时,重力对物体所做的功只与物体初、末位置的高度差有关,与物体运动的路径无关。,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,实例引导,例,1,如图所示,一物体从,A,点出发,分别沿粗糙斜面,AB,和光滑斜面,AC,下滑及斜向上抛出,运动后到达同一水平面上的,B,、,C,、,D,三点。关于重力的做功情况,下列说法正确的是,(,),A.,沿,AB,面滑下时,重力做功最多,B.,沿,AC,面滑下时,重力做功最多,C.,沿,AD,抛物线运动时,重力做功最多,D.,三种情况下运动时,重力做的功相等,解析,:,由于重力做功与路径无关,只与初、末位置的高度差有关,选项,D,正确。,答案,:,D,规律方法,计算重力做功时,找出初、末位置的高度差,h,直接利用公式,W,G,=mgh,即可,无需考虑中间的复杂运动过程。,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,变式训练,1,某游客领着孩子游泰山时,孩子不小心将手中的皮球滑落,球从,A,点经,C,点滚到了山脚下的,B,点,高度标记如图所示,则下列说法正确的是,(,),A.,从,A,到,B,的曲线轨迹长度不知道,无法求出此过程中重力做的功,B.,从,A,到,B,过程中阻力大小不知道,无法求出此过程中重力做的功,C.,从,A,到,B,重力做功,mg,(,H+h,),D.,从,A,到,C,重力做功,mg,(,H-h,),解析,:,重力做功与物体的运动路径无关,只与初末状态物体的高度差有关,从,A,到,B,的高度是,H,故从,A,到,B,重力做功,mgH,从,A,到,C,的高度差是,(,H-h,),故从,A,到,C,重力做功,mg,(,H-h,),选项,D,正确。,答案,:,D,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,重力势能与重力势能的变化,情境导引,如图所示,起重机把质量为,m,的楼板从地面上吊到高度为,h,的楼顶上。分别以地面、楼顶为参考平面,则楼板在楼顶的重力势能等于多少,?,楼板从地面吊到楼顶的过程中,重力势能的变化是多少,?,从结果可以看出重力势能、重力势能的变化与参考平面有关吗,?,要点提示,:,楼板的重力势能分别为,mgh,、,0,与参考平面有关,;,重力势能的变化均为,mgh,楼板重力势能的变化是绝对的,与参考平面的选取无关。,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,知识归纳,重力势能与重力势能变化的关系,项目,重力势能,重力势能的变化,(,量,),大小,E,p,=mgh,(,h,为相对于参考平面的高度,),E,p,=mgh,2,-mgh,1,(,mgh,1,、,mgh,2,分别为初、末位置的重力势能,),影响,因素,重力,mg,和某一位置的高度,h,重力,mg,和物体的末、初位置的高度差,h=h,2,-h,1,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,项目,重力势能,重力势能的变化,(,量,),特点,1,.,相对性,:,与参考平面的选取有关,同一位置的物体,选择不同的参考平面,会有不同的重力势能值,1,.,绝对性,:,与参考平面的选取无关,初、末位置相同的过程,选择不同的参考平面,重力势能的变化相同,2,.,状态量,:,与某一位置对应,2,.,过程量,:,与位置的变化过程对应,3,.,标量性,:,有正负,表示大小,3,.,标量性,:,有正负,表示增大或减小,4,.,系统性,:,属于地球和物体共有,联系,E,p,=mgh,2,-mgh,1,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,实例引导,例,2,质量为,m,的均匀链条长为,l,开始放在光滑的水平桌面上时,有,的长度悬在桌边缘,如图所示,松手后,链条滑离桌面,问从开始到链条刚滑离桌面过程中重力势能变化了多少,?(,桌面离地面高度大于,l,),随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,规律方法,链条,(,绳索,),模型,1,.,建模背景,:,柔软链条,(,绳索,),在运动过程中形体会发生变化,重心也就会发生变化,从而给计算带来障碍,因此如何确定重心位置是解决含有链条,(,绳索,),问题的关键。,2,.,模型特点,:,(1),粗细均匀、质量分布均匀的长直链条,(,绳索,),其重心在长度的一半处。,(2),柔软链条,(,绳索,),不以直线状,(,如折线状,),放置时,应分段求重力势能再求和。,(3),选取合理的势能零点,可以使计算更方便。,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,变式训练,2,一棵树上有一个质量为,0,.,3 kg,的熟透了的苹果,P,该苹果从树上,A,先落到地面,C,最后滚入沟底,D,。已知,AC,、,CD,的高度差分别为,2,.,2 m,和,3 m,以地面,C,为零势能面,g,取,10 m/s,2,A,、,B,、,C,、,D,、,E,面之间竖直距离如图所示。算出该苹果从,A,到,D,的过程中重力势能的减少量和在,D,处的重力势能分别是,(,),A.15,.,6 J,和,9 JB.9 J,和,-,9 J,C.15,.,6 J,和,-,9 JD.15,.,6 J,和,-,15,.,6 J,解析,:,以地面,C,为零势能面,则,D,处的重力势能,E,p,=mgh=,0,.,3,10,(,-,3)J,=-,9,J,从,A,到,D,的过程中重力势能的减少量,E,p,=mg,h=,0,.,3,10,(2,.,2,+,3)J,=,15,.,6,J,选项,C,正确。,答案,:,C,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,重力做功与重力势能的变化,情境导引,如图所示,幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯。若某位小朋友的质量为,20 kg,滑梯高,2,.,5 m(,g,取,10 m/s,2,),。,(1),小朋友从梯子爬上滑梯顶的过程中,重力势能变化了多少,?,重力做了多少功,?,(2),小朋友从滑梯滑下的过程中,重力势能变化了多少,?,重力做了多少功,?,(3),重力做功与重力势能的变化存在什么关系,?,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,要点提示,:,(1),取地面为零势能面。小朋友从梯子爬上滑梯顶的过程中,初势能,E,p1,=,0,末势能,E,p2,=mgh=,500,J,重力势能变化量,E,p,=E,p2,-E,p1,=,500,J,。重力做功,W,G,=-mgh=-,500,J,。,(2),取地面为零势能面。小朋友从滑梯滑下的过程中,初势能,E,p1,=