高中物理高一必修《重力势能》教育教学课件

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重力做的功
1．做功表达式 WG＝mgh＝mgh1－mgh2，式中 h 指初位置与末位置的_高__度__差___；h1、h2 分别 指初__位__置___、_末__位__置__的高度。 2．做功的正负 物体_下__降___时重力做正功；物体被__举__高__时重力做负功。 3．做功的特点 物体运动时，重力对它做的功只跟它的__起__点__和__终__点__的__位__置___有关，而跟物体 运动的_路__径___无关。
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质量是 100 g 的球从 1.8 m 的高处落到水平板上，又弹回到 1.25 m 的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？
解析： 由重力做功的特点可知，此时重力所做的功为：WG＝mgH＝ mg(h1－h2)＝0.1×9.8×(1.8－1.25) J＝0.54 J由重力做功与重力势能的变化之间 的关系可知，此时重力做正功，重力势能应减少，ΔEp＝－WG＝－0.54 J，即减 少0.54 J。
答案： 0.54 J 减少0.54 J
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【规律方法】 判断重力做功正负的方法 (1)根据功的定义式判断：若物体向上运动或有竖直向上的分位移，重力做负 功；若物体向下运动或有竖直向下的分位移，重力做正功。 (2)根据重力势能的变化与重力做功的关系判断：由关系式 WG＝－ΔEp 得， 重力势能增加，重力一定做负功；重力势能减少，重力一定做正功。
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重力势能 及其变化
参考 平面
地面
桌面
释放点所在水 平面
小球在释放点时的重力势能 Ep1＝ J Ep1＝ J Ep1＝ J
小球落地时的重力势能
Ep2＝ J Ep2＝ J Ep2＝ J
重力势能的变化量
ΔEp＝Ep2－Ep1 ΔEp＝Ep2－ ΔEp＝Ep2－Ep1

＝J
Ep1＝ J
＝J
第四节：重力势能
目录
DIRECTORY
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01
02
03
04
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[目标定位] 1.认识重力做功与物体运动的路径无关的特点。2.理解重力势能 的概念，理解重力做功与重力势能变化的关系。3.知道重力势能具有相对性，知 道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的。
3 故 F＝mg－ma＝4mg，方向竖直向上，
3 所以拉力做的功 WF＝Fh＝4mgh； 重力做的功 WG＝－mgh， 又 ΔEp＝Ep2－Ep1＝－WG＝mgh， 因此物体的重力势能增加了 mgh。
3 答案： 4mgh －mgh 增加了 mgh
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(2)根据表格分析 ①相对于不同的参考平面，重力势能是否相同？这说明重力势能具有什么性 质？ ②重力势能的正负有什么含义？ ③重力势能的变化量与参考平面的选择是否有关？这说明重力势能变化量具 有什么性质？
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提示： (1)30 20 0 0 －10 －30 －30 －30 －30 (2)①相对于不同的参考平面，重力势能不同。这说明重力势能具有相对性， 相对于不同的参考平面，同一物体重力势能不同。 ②重力势能正、负的含义：重力势能是标量，只有大小、没有方向。正号表 示物体在参考平面的上方，重力势能比零大；负号表示物体在参考平面的下方， 重力势能比零小。即重力势能的正、负表示大小。 ③重力势能的变化量与参考平面的选择无关，说明重力势能的变化量具有绝 对性。
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5．重力势能的相对性、标矢性和系统性 重力势能
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) 重力势能为_标__量__，其正负表示重力势能大小。物体在参考平面上方时，
标矢性 重力势能为_正___值，在参考平面下方时，重力势能为__负__值
系统性 重力势能是_物__体___与_地__球___所组成的系统共有的
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如图所示，一个质量为 1 kg 的小球从高度为 H＝1 m 的桌面上方 h＝2 m 处释放后落地。(g 取 10 m/s2)
试结合上述情景，讨论下列问题： (1)分别以地面、桌面及释放点所在水平面为参考面分析，怎样表示小球在释 放点、落地时的重力势能及重力势能的变化？
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判一判： (1)物体只要运动，其重力一定做功。( ) (2)物体向高处运动时，重力一定做负功。( ) (3)质量越大，重力做功越多。( ) (4)物体的高度只要发生变化，其重力一定做功。( ) (5)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程。( ) 答案： (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)×
重力“mg”和某一位置高度“h”
高度差 Δh
只与初、末位置的高度差 Δh 有 与参考平面的选取有关，同一
特点
关，与路径及参考平面的选取 位置的物体，选择不同的参考
无关
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
联系
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＝－ΔEp
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2.重力做功与重力势能变化关系的理解 (1)无论物体是否受其他力的作用，无论物体做何种运动，关系式 WG＝－ΔEp 总是成立的。 (2)功是能量转化的量度，重力势能的变化是由重力做功引起的，重力做功的 多少是重力势能变化的量度。
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重力做功与重力势能的关系
1．重力做功与重力势能的比较
概念 项目
重力做功
重力势能
物理意义
重力对物体所做的功
由于物体与地球间的相互作用，且由它们 之间的相对位置决定的能
表达式 WG＝mgh1－mgh2＝mgΔh
Ep＝mgh
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重力 mg 和物体的初、末位置的
影响大小的因素
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重力势能
1．定义：物体的重力与所处高度的乘积。 2．大小：表达式 Ep＝_m__g_h__；单位：_焦__耳___，符号：J。 3．标矢性：重力势能是_标__量___，只有大小、没有方向。 4．重力做功与重力势能变化的关系 (1)表达式：WG＝EP1－EP2＝－ΔEp。 (2)两种情况
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[变式训练] g
1．吊车以4的加速度将质量为 m 的物体匀减速地沿竖直方向提升高度 h，则 吊车钢索的拉力对物体做的功为多少？重力做的功为多少？物体的重力势能变化 了多少？(不计空气阻力)
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g 解析： 设吊车钢索对物体的拉力为 F，物体的加速度 a＝4，由牛顿第二定 律得 mg－F＝ma，