高中物理 第七章 机械能守恒定律 第四节 重力势能课件 新人教版必修2.ppt

第四节重力势能 第七章机械能守恒定律 学习目标 1 理解重力势能的概念 掌握重力势能的计算方法 知道重力势能的相对性 2 知道重力做功和重力势能的改变的关系 3 理解重力做功与路径无关的特点 第七章机械能守恒定律 一 重力做的功 阅读教材P63 P64 1 特点 物体运动时 重力对它做的功只跟它的 和 的位置有关 而跟物体运动的路径 2 大小 等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积mgh2两者 WG 起点 终点 无关 之差 mgh1 mgh2 拓展延伸 解疑难 1 重力做功的大小与物体的运动状态无关 与物体受到的其他力无关 2 计算重力做功时不需要考虑过程 只看始末位置即可 3 重力的功也有正负之分 当物体下降时 重力做正功 当物体上升时 重力做负功 即物体克服重力做功 4 重力做功的特点可推广到任一恒力的功 即恒力做功的特点是 与具体路径无关 而跟初 末位置有关 1 将质量为m的石块竖直上抛 上升高度h后又落回到抛出点 下列有关重力做功的情况 判断正确的是 A 上升和下降过程中 重力做功均为mghB 上升过程中 重力做功 mgh 下降过程重力做功mghC 整个过程中 重力做功为2mghD 整个过程中 重力做功为0 BD 二 重力势能 阅读教材P65 P66 1 大小 等于物体所受重力与所处 的乘积 Ep 2 标矢性 重力势能是标量 3 重力做功与重力势能变化的关系 WG 高度 mgh Ep1 Ep2 拓展延伸 解疑难 1 重力势能的系统性重力是地球与物体相互吸引而引起的 如果没有地球对物体的吸引 就谈不上重力做功和重力势能 因此 重力势能是地球与物体所组成的 系统 所共有的 而不是物体单独具有的 2 重力势能的相对性重力势能Ep mgh式中h是物体到参考平面的高度 参考平面的选取会影响重力势能的值 在参考平面内 物体的重力势能为零 在参考平面上方的物体 重力势能为正值 在参考平面下方的物体 重力势能为负值 重力势能的正负表示大小 3 重力势能变化的绝对性选择不同的参考平面 物体的重力势能数值不同 但物体在某固定的两点间的重力势能的差值相同 2 下列说法正确的是 A 重力势能Ep1 5J Ep2 10J 则说明Ep1与Ep2方向相反B 对同一参考平面 物体的重力势能分别为 Ep1 5J Ep2 10J 则Ep1 Ep2C 在同一高度的两个物体 质量大的重力势能一定大D 匀速提升物体时 拉力对物体做的功等于重力势能的增加量 BD 重力做功与重力势能的关系 WG mgh1 mgh2 mg h Ep mgh 重力mg和物体的初 末位置的高度差 h 重力 mg 和某一位置的高度 h 只与初 末位置的高度差 h有关 与路径及参考平面的选取无关 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 过程量 状态量 重力做功的过程就是重力势能变化的过程 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 或物体克服重力做功 重力势能增加 重力做了多少功 重力势能就变化了多少 即WG Ep 自选例题 启迪思维 1 有关重力势能的变化 下列说法中正确的是 A 物体受拉力和重力作用向上运动 拉力做功是1J 但物体重力势能的增加量有可能不是1JB 从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛 落到地面上时 物体重力势能的变化是相同的C 从同一高度落下的物体到达地面 考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的D 物体运动中重力做功是 1J 但物体重力势能的增加量不是1J ABC 解析 重力做功与经过的路径无关 与是否受其他力无关 只取决于始末位置的高度差 再根据重力做功等于重力势能的减少量可知B C正确 D错误 对于A选项 当物体加速运动时克服重力做功少于1J 重力势能增加量少于1J 物体减速运动时 克服重力做功即重力势能增加量大于1J 只有物体匀速向上运动时 克服重力做功即重力势能增加量才是1J A正确 2 2015 淮南一中高一检测 一个100g的球从1 8m的高处落到一个水平板上又弹回到1 25m的高度 则整个过程中 g 10m s2 A 重力做功为1 8JB 重力做了0 55J的负功C 球的重力势能一定减少0 55JD 球的重力势能一定增加1 25J 思路探究 1 根据重力做功的特点计算重力的功 2 根据重力做功与重力势能变化的关系判定重力势能的变化 解析 整个过程中重力做功WG mgh 0 1 10 0 55J 0 55J 故重力势能减少0 55J 所以选项C正确 C 3 2015 泉州高一检测 某大型拱桥的拱高为h 弧长为L 如图所示 质量为m的汽车在以不变的速率v由A点运动到B点的过程中 以下说法正确的是 A 汽车的重力势能始终不变 重力始终不做功B 汽车的重力势能先减小后增加 总的变化量为0 重力先做负功 后做正功 总功为零C 汽车的重力势能先增大后减小 总的变化量为0 重力先做正功 后做负功 总功为零D 汽车的重力势能先增大后减小 总的变化量为0 重力先做负功 后做正功 总功为零 D 解析 前半阶段 汽车向高处运动 重力势能增加 重力做负功 后半阶段 汽车向低处运动 重力势能减小 重力做正功 选项D正确 感悟提升 1 重力势能的变化与其他力做功没有直接关系 只与重力做功有关 2 重力对物体所做的功 等于物体重力势能变化量的负值 即WG Ep1 Ep2 对于无法利用做功公式来计算变力做功的问题 我们可以转换一下思考的角度 因为重力做功与重力势能的变化相对应 所以通过求重力势能的变化量来找到变力做功是一种解题途径 利用重力势能的变化求变力做功 自选例题 启迪思维 1 在水平地面上平铺n块砖 每块砖的质量为m 厚度为h 如将砖一块一块地叠放起来 至少需要做多少功 思路点拨 本题的关键是抓住重力做功与重力势能变化量之间的关系 叠放砖的过程中 外力做的功至少与物体克服重力做的功相同 而物体克服重力做的功又等于物体重力势能的增加量 2 如图所示 一质量为m 边长为a的正方体物块与地面间的动摩擦因数为 0 1 为使它水平移动距离a 可以用将它翻倒或向前缓慢平推两种方法 则下列说法中正确的是 A 将它翻倒比平推前进做功少B 将它翻倒比平推前进做功多C 两种情况做功一样多D 两种情况做功多少无法比较 B 方法总结 对于变力做功的计算 利用转化法 抓住重力做功与重力势能变化的关系是关键 根据WG Ep1 Ep2 Ep 通过求重力势能的变化 Ep来求重力做的功 进而求出变力的功 思想方法 绳 链条重力势能的求法1 求解绳子 链条类物体的重力势能时 重心位置的确定是关键 粗细均匀 质量分布均匀的长直绳子或链条 其重心在长度的一半处 2 两种情况下重力势能的求解 1 当绳子 链条呈直线状 或水平或竖直或倾斜 形式放置时 Ep mgh中的h表示长度一半位置相对参考平面的高度 2 当绳子 链条不以直线状 如折线状 形式放置时 应当分段表示重力势能再求和 说明 液体的求解方法与此类似 BC