重力势能完整
重力势能 课件
2．正、负值的意义：物体的重力势能为正时，表示物体的 重力势能比在参考平面上时具有的重力势能要大；物体的重力 势能为负时，表示物体的重力势能比在参考平面上时具有的重 力势能要小，因此势能的正、负表示大小，这一点与功的正、 负是不同的．
二、重力做功和重力势能的区别与联系
三、如何理解重力势能的相对性 1．重力势能 Ep＝mgh 具有相对性，与选取的参考平面(在 这个平面上重力势能为零)有关，计算重力势能时要选好参考平 面．h 是指物体的重心距参考平面的高度．
(3)通过上面的计算可知，重力势能是相对的，它的大小与 零势能参考平面的选取有关，而重力势能的变化是绝对的，它 与零势能参考平面的选取无关，其变化值与重力对物体做功的 多少有关．
答案 (1)7.84 J －15.68 J 23.52 J (2)23.52 J 0 23.52 J (3)见解析
二、重力做功的特点 典例 2 质量为 0.1 kg 的小球从距水平地面高 h1＝1.8 m 处 落到水平地面上，又弹回到距地面 h2＝1.25 m 的高度，如图所 示．求在这个过程中，重力对小球所做的功是多少？(g＝10 m/s2)
答案 0.55 J
三、重力做功与重力势能变化的关系 典例 3 关于重力做功与物体的重力势能，下列说法正确 的是( ) A．重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减小 B．物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加 C．地球上任何一个物体的重力势能都是一个确定值 D．重力做功的多少与物体经过的路径有关
解析 重力做正功时，物体由高位置到低位置，重力势能 减小，而且重力做多少正功，重力势能就减少多少，故 A 选项 正确；重力做负功时，物体由低位置到高位置，重力势能增加， 故 B 选项正确；重力势能的大小与零势能参考平面的选取有关， 与物体距离零势能参考平面的高度有关，故 C 选项错误；重力 做功只与初末位置的高度差有关，与物体经过的路径无关，故 D 选项错误．
人教版高一物理必修二课件-7.4重力势能
P66 1、4
谢谢
课堂小结
特点：跟起点和终点的 位置有关,跟路径无关
WG=mgh=mgh1-mgh2
重力势能
Ep=mgh 标量 相对性 系统性
重力做功
关系
WG = Ep1 － Ep2
课后探究
如果重力做的功与路径有关，即对应于同 样的起点和终点，重力对同一物体所做的功， 随物体运动路径的不同而不同，我们还能把 mgh叫做物体的重力势能吗？为什么？
A
A
A
mg B
l θ mg B
mg
B
h h1
h2
课堂探究
如图，质量m=0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点
下落到地面的B点，桌面高h2=0.8m。(g=10m/s2)
A h1
参考 小球在 小球在 下落过程 下落过程小 平面 A点重 B点重 小球重力 球重力势能
力势能 力势能 做的功 的变化
地面 10J
0
10J 减少 10J
h2
桌面 6J
-4J 10J 减少 10J
B
选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
对一个确定的过程， WG 和△EP与参考面的选择无关
如果下落时有空气阻力，表格中的数据是否应该改变？
课堂检测
如图，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3 的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。 (1)足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球 克服重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？ (2)足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球 重力势能减少了多少？ (3)足球由位置1运动到位置3时，重力做了多少功？足球 重力势能变化了多少？
=mgh1-mgh2
高中物理人教必修课件重力势能
单位及换算关系
单位
重力势能的单位是焦耳（J），1 J = 1 N·m。
换算关系
在SI单位制中，重力势能的单位可以用基本单位 表示为kg·m^2/s^2。同时，需要注意不同单位 制之间的换算关系，如1 cal = 4.184 J等。
02
重力势能变化分析
物体位置变化对重力势能影响
物体高度变化
物体高度升高，重力势能增加；物体高度降低，重力势能减少。
水利工程中利用重力势能原理
重力势能驱动水轮机
水库中的水在重力作用下流向低处，驱动水轮机转动，将重力势能转化为动能，进而转化为电能。
重力势能调节水流
水利工程中的闸门、堤坝等设施，通过调节水位高度，控制水流的重力势能，实现对水流的调节和控 制。
交通工具设计中利用重力势能原理
重力势能助力行驶
自行车、摩托车等交通工具在行驶过程 中，利用重力势能转化为动能，提高行 驶速度和稳定性。
弹性碰撞中的能量转化
在弹性碰撞中，当两物体发生碰撞时，它们之间的弹性势能会转化为动能和重力 势能。
热能与重力势能转换关系
热机中的能量转化
在热机中，燃料燃烧释放的热能会转化为工作物质的动能和 重力势能，从而驱动热机运转。
热传导与重力势能
当热量在物体内部传导时，会引起物体内部粒子的热运动， 从而导致物体内部的重力势能发生变化。
实验室测量重力加速度方法
04
介绍
自由落体法测量原理及步骤
测量原理：自由落体法是通过测量物体在重力作用下自 由下落的距离和时间，利用公式$s = frac{1}{2}gt^2$ 计算重力加速度$g$的方法。 选择合适的实验器材，如光电计时器、自由落体仪等。
测量物体下落的距离，记录数据。
重力势能
重力做功与路径无关，只与起点和终点的位置有关 。 重力势能与重力做功 重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加；可理解为重力做功等于重力势能变化量的负值， 即：。
势能
定义
类别
性质
打桩时，把重锤高高举起，重锤落下能把木桩打入地里。重锤是由于被举高而能够做功的，举高的物体具有 的能量叫重力势能。物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能就越大。被举高的重锤具有重力势能。重锤 的质量越大，被举得越高，下落时做的功越多，表示重锤的重力势能越大。（不是所有的举高都是人为的，而是 相对水平面上升的高度为被举高的高度）
特点
物体重力势能的大小由地球对物体的引力大小以及地球和地面上物体的相对位置决定。物体质量越大、位置 越高、做功本领越大，物体具有的重力势能就越多。
某种程度上来说，就是当高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大
重力势能的公式：Ep=mgh （Ep为重力势能，m为质量，g为地球表面重力加速度，在大多数情况下，h为物体 距离参考平面的高度）
由定义可知，势能取决于两个或多个物体的相对位形，是两个或多个物体所共有的。然而，在两物体A、B组 成的保守体系中，如果我们以其中一个物体A作为参考系，则势能仅取决于另一物体B的相对位置。这时，在不引 起混淆的情况下，我们常把“A、B具有的势能”称作是“B的势能”。比如，在电场中的电荷具有静电势能，或 者是在一个天体附近的另一个天体具有引力势能。除此之外，有时候保守体系中只存在一个物体，势能来自于物 体内部各部分间的相对位移，这时候我们也说，势能是这个物体所具有的。比如，弹簧，或者是具有体分布电荷 的绝缘体球。
需要注意的是，即使在同一保守力场中的同一处，不同物体的势能一般也不同，比如在重力作用范围内，物 体的重力势能不仅取决于其高度，而且还取决于其质量。
重力势能表达式
重力势能表达式
重力是宇宙中的自然力量，它的影响遍及整个宇宙，有着极其重要的作用。
重
力势能表达式，即牛顿第二定律，是一个重要的物理理论，由牛顿提出，用以描述物体间受小规模引力作用的关系。
这个表达式非常简单，表明引力势能与两个物体之间的距离平方成反比，可以公式化为：
U=-\frac{GM_{1}M_{2}}{r}
其中，U是引力势能，G是万有引力常数，M1和M2是物体的质量，r是两物之
间的距离。
通过重力势能表达式，我们可以容易地计算出两个物体之间受到的引力大小。
在宇宙中，物体之间的距离往往很远，量当然大得不可想象，而受到的引力势能也会很大。
例如犹太天文学家德尔菲在1687年提出了牛顿定律，根据重力势能表达
式计算，可以得出地球和太阳之间受小规模引力作用的大小。
既然重力势能表达式有着如此强大的概括效果，它的应用范围也很广泛。
例如，重力势能表达式常用于研究行星运动，它可以用于定位行星、求解行星椭圆轨迹的标准方程等；在空间导航方面，它可以用来精确计算太阳系内空间飞行器的运动轨迹；在地球科学中，它是测量地球物理变化的重要概念。
重力势能表达式也有它自己的独特之处。
它具有自然宁静的美丽，表明重力有
着无尽的力量，是宇宙中最大最重要的力之一，为宇宙提供支撑，这种美丽对人们會带给无尽的启发与鼓舞。
总之，重力势能表达式拥有极其重要的应用，它不仅便于物体运动的研究，而
且给人们以美丽的启发，是宇宙的一道出色的风景。
高中物理必修二第12讲 重力势能(中档版) 教师版讲义
重力势能重力势能1． 重力势能的表达式通过上一讲的研究，我们已经知道，重力对物体做的功，只与起始位置和终点的位置有关，而与路径无关。
如图所示质量为m 的小球从高度为2h 下落到1h ，重力做功为G 21W mgh mgh =-从上式中可以看出物体所受的重力mg 与它所处位置的高度h 的乘积mgh 是一个具有特殊意义的物理量。
做功是能量转换的量度，等式中重力做功等于初末位置的mgh 差值，mgh 是一种能量的表达式。
mgh 到底是什么形式能量的表达式呢？由于mgh 随着高度的增加而增加、随着质量的增加而增加，恰与势能的基本特征一致。
我们把mgh 叫做物体的重力势能，用P E 表示。
⑴ 重力势能的表达式：p E mgh =；⑵ 重力势能是标量，状态量，单位是焦耳，用J 表示。
典例精讲【例1.1】（2019•西夏区校级模拟）如图所示，桌面高为h ，质量为m 的小球从离地面高H 处自由落下。
假设地面处重力势能为零，则小球下落到与桌面等高处的重力势能为（ ）A．mgH B．mgh C．mg（H﹣h）D．mg（H+h）【分析】解决本题需要掌握：重力势能表达式E p＝mgh中，h为物体相对零势能点的高度，因此重力势能大小和零势能点的选取有关。
【解答】解：以地面为零势能参考平面，桌面离零势能点的高度为h，所以小球落到与桌面等高处的重力势能为：Ep＝mgh，故ACD错误，B正确；故选：B。
【点评】解决本题的关键是熟记重力势能的计算公式，明确知道公式中的高度为相对于零势能面的高度；【例1.2】（2011春•宁德期中）物块A质量为m，置于光滑水平地面上，其上表面固定一根轻弹簧，弹簧原长为L0，劲度系数为k，如图所示．现将弹簧上端B缓慢的竖直向上提起一段距离L，使物块A离开地面，若以地面为势能零点，则这时物块A具有的重力势能为（）A．mg（L+L0）B．mg（L+L0+C．mg（L﹣L0D．mg（L﹣【分析】物块刚A离开地面时，弹簧所受的弹力等于物块的重力，根据胡克定律求出此时弹簧伸长的长度，根据几何关系求出物块上升的高度，再求物块A具有的重力势能．【解答】解：物块刚A离开地面时，弹簧所受的弹力等于物块的重力，根据胡克定律得弹簧伸长的长度x，由弹簧上端B缓慢的竖直向上提起的距离L，则物块上升的高度为h＝L﹣x以地面为势能零点，这时物块A具有的重力势能为E p＝mgh＝mg（L）故选：D。
高一物理重力势能公式总结
高一物理重力势能公式总结
高一物理重力势能公式总结
（1）定义：物体由于被举高而具有的能量。
用Ep表示
表达式Ep=mgh是标量单位：焦耳（J）
（2）重力做功和重力势能的关系
W重=-Ep
重力势能的变化由重力做功来量度
（3）重力做功的特点：只和初末位置有关，跟物体运动路径无关重力势能是相对性的，和参考平面有关，一般以地面为参考平面重力势能的`变化是绝对的，和参考平面无关
（4）弹性势能：物体由于形变而具有的能量
弹性势能存在于发生弹性形变的物体中，跟形变的大小有关
弹性势能的变化由弹力做功来量度
总结：以上就是高一物理公式总结：重力势能的全部内容，希望同学们熟练记忆公式对您学习高中物理有所帮助，祝您快乐学习！。
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亚利桑那陨石坑，是亚利桑那沙漠中一个直径
1・2公里、深180米的巨大陨星坑，是大约5万年前一个陨星撞击地球而形成的。
那个陨星的主要成分是铁，宽可达几十米。
可放20个足球场。
雪崩
* 2002年，俄罗斯高加索北奥塞梯地区, :个村庄发生雪崩。
造成100人失踪。
以上实例说明: 的能量。
物体一旦处于高处时,就具有了一定
想一想：
物体由于处在一定高度而具有的能量是什么能？重力势能！
这种能量与哪些因素有关？（体验）重力势能与高度h,质量m有关！
物体的高度发生变化时，重力要做功：物体被举高时，董力做负功；物体下降时，董力做正功。
此，认识这种势能,不能脱离对壹
力做功的研究。
一.重力做功
W G =mgh
=吨（仏一力2）
=mgh x —mgh 2物体竖直下落
从A 到B A
物体沿斜线运动从A 到C
W G=mgLcos 3 =mgh
仙一力2) =mgh\ —
mgh2
物体沿曲线运动从A到C
微元法
W^mglcose^mg Ah 1
W=W[ + W2+W3+ ……
W=mg Ah 1+ mg Ah 2 + mg Ah 3 +
=mg (Ah 1+ Ah 2 + Ah 3 =mg h
=mgh[ —mgh2
物体从A落到B的过程中，重力做功
重力做功的特点:
W G = mg\h
篁力做功鸟睹栓无矣，貝線強京俊矍的為京差韦臬可見,浚力做的功普扌mgh这金量的麦他•虚扬理曇屮，“mgh就用这金物理量耒斥物体的金力勞傩。
二董力势能
1 •定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处商度的乘积o
2•表达式：E p=mgh
3.单位:际单位制中，焦耳（J）。
lj=lkg・ m.S'2・ m=lN. m
4.童力势能是标量' 无方向°
5.壹力势負邑的竟化: A E P=mgh2~mgh T
如图所示：课本P65
判一判:
物体下降时：重力做正功,重力势能减小O 物体上升时：重力做负功,重力势能增大。
% = mgh x - mgh2 = Ep x - Ep2
【重力做的功等于重力势能的减少量】
W G = -AEp
1 ■如慕重力做医功,W G>0, 则Epi > Ep
2 ,責力势能喊少，冰少的重力势能尊于責力对畅体做豹助2■矗皋金力做负功，W G<0,则Epi < Ep2,t力势佬墙加，幡施的金力势侥第扌物体屯服金力做的功
离度是相对的，所以重力势能也是相对的注意：1 •计算重力势能之前需要先选走参考平面
【此平面为h=0,零势能面】
在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值;
在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。
2•重力势能是标量.+、-表示大小.
3.参考平面的选取是任意的.
例：如图，质量0・5kg的小球，从桌面以上hi=l・2m的A点落至U地面的B点，桌
面高h2=0・8m.请按要求填写下表.
（g=iom/s2）
A Q
参考
平面
小球在A
点重力势
能
小球在B
点重力
势能
下落过程
小球重力
做功
下落过程小
球重力势能
变化桌面6J-4J10J-10J
地面10J010J-10J
选取不同的参考平
面,物体的重力势能
的数值不同。
对一个确定的过
程，W G和AEp与参
考面的选择无关.
3・关于重力势能，下列说法中正确的是( )
A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也
随之确定
B.物体与零势面的距离越大，它的重力
势能也越大
C.一个物体的重力势能从一5 J变化到一3J,重
力势能变大了
D点力势能的减少量等于重力对物体做
•答案：CD
五.董力势能的系统性
重力势能属于物体和地球组成的系统・
必须指出的是，重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。
也就是说，倘若没有地球，就谈不上重力。
所以，严格说来，重另势能是地球与物体所组成的这个物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。
平常所说的“物体”的鱼力势能, 只
是一种习惯简化的说法。
重力做功的特点： 与路径无关，只与起点和终点的高度差有关
W G = mgAh 重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关 的能量。
表达式 E p =mgh
重力做功与重另势能变化的关系 w _E
重力做正功，重力势能减少 G Pl P2
重力做负功，重力势能增加
重力势能是相对的，正负表示大小。
一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为 零势能参考面。
五.势能足系统能。
指系统所孚T 。
if 二、 三、 四、
要点4关于绳子、链条及流体的重力势能及其变化1-有质量的绳或铁链若绳被拉直，则重心在绳的中点，根据重力势能的定
义可直接求出绳的重力势能；若一部分绳在水平桌面，而另一部分悬空，则要分段求出每一部分的重力势能，然后
求出代数和.
2.液体
模型一：大坝内外的液面差为方，求水库能释放的重力势能•高于坝外液面的部分水能将重力势能释放出来，以坝外液面为参考平面，这部分水的重心高度为囂重力势能等于重力与重心高度的乘积.
模型二：U型玻璃管内两管的液面高度差为方，求两管液面相
平时的重力势能变化量.由于管内液体的重力势能较难表示，故可利用等效法：等效于长为f的液柱从高端转移到低端，其高度变化为
题型3与重心变化有关的重力做功问题
例3 在水平地面上铺〃块砖，每块砖的质量均为加，厚度均为血，如图所示.现将砖一块一块地竖直叠放起来, 砖的重力势能增加多少？
分析：解答本题应把握以下三点: (1)把地面上的〃块砖和直立起来的〃块砖分别看成一
个整体.
⑵分析整体重心的变化・
(3)运用做功与势能变化的关系求解.
答案：^n(n - l)mgh
随堂巩固训练
1.关于重力势能，下列说法中正确的是（）
A.重力势能的大小只由物体本身决定
B.重力势能恒大于零
C.在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
D.重力势能是物体和地球所共有的答案：D
2.我国发射的“神舟”七号飞船在绕地球45圈后，于2008年9月28日胜利返航，在返回舱拖着降落伞下落过程中，其重力做功和重力势能变化的情况为（）
A. B. C. D.重力做正功,
重力做正功,
重力做负功,
重力做负功,
重力势能减小
重力势能增加
重力势能减小
重力势能增加
答案：A
答案：CD
3.关于重力势能，下列说法中正确的是（）
A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定
B.物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大
C. 一个物体的重力势能从一5 J变化到一3 J,重力
势能变大了
D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功
4.如图所示，一条铁链长为2 m,质量为10 kg,放
在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少?
答案：98 J加98 J
变式训练1如图所示，质量为加的小球从高为/z
的斜面上的A点滚下经水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达彳处的D点时，速度为零，此过程中重力
做的功是多少?
解析：方法一：根据重力做功的特点，重力做功只与4□的高度差有关，
即％ = mg（h -了） = ^mgh.
方法二：根据重力做功与重力势能变化的关系来求.规定地面为参考平面，
则W G =
变式训练2 （2011
京高一检测）跳水运动被称为
“空中芭蕾”，极具观赏性（如图）.我们国家在跳水运动 方面保持着很高的水平，并且对世界跳水运动作出了独特 的贡献.
我国优秀跳水运动员郭晶晶在跳台跳水时，跳台 的高度为10 m,当她 高度约为2 m ；当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一 个翻掌压水花的动作，这时她的重心离水面大约是1 m.
入水之后，她的重心能下降到离水面约2・5 m处.如果她的质量为45 kg,以水面为参考面，那么她在完成一次跳水的过程中，重力势能最大为多少？最小为多少？(g 取10 m/s2)
分析：解答本题应把握以下三点: ⑴明确运动员在最高点和最低点时重心的位置.
(2)明确参考面为水面.
(3)应用重力势能公式坷=/wg/z求解.
答案：5.4 x 103 J - 1.125 X UP J
变式训练3如图所示，在光滑的桌面上有一根均匀柔软的质量为加、长为z的绳，其绳长的;悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过
程中，重力对绳子做的功为____________ ,绳子重力势能的减少量为（桌面离地高度大于D.
精品课件
V
1 •
•r
精品课件
V
1 •
•r
答案:。