人教版高一物理 必修 第二册 8.2 重力势能 课件(31张PPT)

2.对重力做功与重力势能变化关系的理解和应用 (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)利用关系式 WG＝－ΔEp 可由重力做功的正负及大小判断 重力势能的增减及大小，反之也可以由重力势能的增减及大小判 断重力做功的正负及大小．
【典例】 关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是
参考平面 地面 桌面
A 处平面
EpA
EpB
EpC
正值 正值
零
正值
零
负值
零
负值 负值
2.重力势能的性质 (1)重力势能的系统性 (2)重力势能的相对性 由于重力势能表达式为 Ep＝mgh，高度 h 的相对性决定了重 力势能具有相对性．分析上表可知，对于同一物体，选取不同的 水平面作为零势能面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能 的大小与零势能面的选取有关． (3)重力势能变化的绝对性 物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能 之差也是一定的，即物体的重力势能的变化量与参考平面的选取
重力势能
课前自主预习
知识点一 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
心在一半长度处（链条中心）。 当链条呈直线形式(水平、竖直或倾斜)放置时，Ep ＝m gh
中的 h 表示链条中心相对参考平面的高度； 当链条不以直线形式(如折线)放置时，应当分段(使所分的
每段都是直线形式)表示重力势能，再进行求和．
3．计算液体的重力势能变化时可将液体视为整体，找出 其重心位置的变化或用等效的思想分析出部分液体转移时引 起重心的变化，再结合公式计算．
4．同一物体的重力势能 Ep1＝2 J ，Ep2＝－3 J ，则
Ep1>Ep2.( √ ) 5．重力做功 WG＝－20 J 时，物体重力势能减小 20 J ．( × )
课堂互动探究
要点一 对重力势能的理解
1．重力势能的正负 重力势能是标量，其数值可正可负也可为零，表示的是相对 大小，如图所示．物体在 A、B、C 三点重力势能的正负如下表．
此过程中液体的重ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ势能的变化量为
ΔE
p＝E
p2－E
p1＝－ρgS
h1－h 4
22
即液体的重力势能减少了ρgS h 1－h 22. 4
1． 在 过 去 ， 艺术品 的接受 并不属 于美学 的研究 范围， 而当接 受美学 诞生以 后，关 于艺术 品的接 受的研 究就成 为艺术 美学中 的一门 显学。 2． 接 受 美 学 认为， 艺术品 在艺术 家手中 产生出 来，这 只是艺 术创作 的第一 阶段， 读者、 观众、 听众对 艺术品 的接受 是艺术 创作的 继续。 3． 通 过 读 者 、观众 和听众 的接受 ，艺术 作品的 价值才 从一种 可能的 存在转 化为现 实的存 在，从 这个意 义上说 ，接受 也属于 艺术创 作的一 部分。 4． “前 理 解 ”是 接受 者在理 解文本 以前的 心理文 化结构 ，由于 接受者 对文本 的接受 不是被 动的。 所以这 种结构 会影响 接受者 对文本 的理解 。 5.追 求 一 种 具 体生 活之上 的普遍 原则很 容易， 所以很 多人选 择“活 得正确 ”而放 弃“活 得丰富 ”。 6.不 论 是 正 确 性标 准的形 成，还 是正确 性标准 的修正 ，都离 不开生 活实践 的丰富 性，二 者密切 相关。 7.生 活 中 个 体 的人 ，追求 “活得 丰富” 并不意 味着对 “活得 正确” 的放弃 ，仍应 体现出 对既有 规则的 尊重。 8.成 熟 社 会 的 成熟 公民不 必刻意 选择生 活，“ 活得丰 富”与 “活得 正确” 是自然 而然形 成的结 果。 9.中 国 人 对 自 然的 态度是 亲和、 “不隔 ”的， 对用具 器皿的 制作不 单是为 了控制 自然， 满足生 存所需 ，还希 望以此 表现对 自然的 敬爱， 反映自 然所给 予的启 示。 10.人 类 社 会 里 的礼 和乐体 现着天 地运行 的大道 ，而礼 之本在 仁，在 于音乐 的精神 ，所以 乐是一 切人类 艺术的 最髙境 界和最 终追求 。
[解析] 取水平地面为参考平面，阀门关闭时，两管内液体
的重力势能之和为 Ep1＝(ρSh1)g·12h1＋(ρSh2)g·12h2＝12ρgS(h21＋h22)
打开阀门后，当两管内液面相平时，液面的高度为12(h1＋h2)， 此时两管内液体的重力势能之和为
E p2＝ρ ×2S ×12(h 1＋h 2)×g×12×12(h 1＋h 2)＝ρ gS h41＋h 22
[解析] 规定桌面为零势能的参考平面，小球落地时的高度 为－H，小球落地时的重力势能为－mgH，故 A 正确，B 错误； 小球从下落到着地过程中小球所受的重力做功 W＝mg(h＋H)， 故 C 正确，D 错误．
[答案] AC
1计算物体的重力势能，必须首先选定零势能面. 2零势 能面以下的重力势能均为负值，“＋”、“－”号代表重力势能 的大小，因此，比较大小时，一定要带着“＋”、“－”号进行 比较.
[答案] D
1判断重力做功正负的方法,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重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力 所做的功；重力做负功物体克服重力做功时，重力势能增加， 增加的重力势能等于克服重力所做的功.
[针对训练] 起重机以大小为g4的加速度，将质量为 m 的物 体沿竖直方向匀减速地提升 h 高度，则起重机钢索的拉力对物体 做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变 化了多少？(空气阻力不计)
[针对训练] (多选)下列关于重力势能的说法正确的是( ) A．放在地面上的物体的重力势能为零 B．一个在轨道上运动的物体，在它的重力势能为零的时刻，
一定运动到了轨道的最低点 C．质量小的物体可能比质量大的物体具有的重力势能大 D．在同一高度(相对于参考平面的高度不为 0)上的质量不同
的物体的重力势能一定不同
() A．物体克服重力做的功等于重力势能的减少量 B．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功 C．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于
克服重力做的功与物体所增加的重力势能之和 D．在同一高度，将物体以初速度 v0 向不同的方向抛出，从
抛出到落地过程中，重力做的功相等，物体所减少的重力势能一 定相等
起点和终点的位置
有关，而跟物体运动的 路径
无关．
知识点二 重力势能
(1)重力势能 ①定义：物体由于 被举高 而具有的能． ②公式：Ep＝ mgh ，式中 h 是物体 重心 到参考平面
的高度． ③单位： 焦耳 ；符号： J . (2)重力做功与重力势能之间的关系：WG＝ Ep1－Ep2 .
知识点三 重力势能的相对性和系统性
[答案] CD
易错警示 1．重力势能是物体和地球所组成的物体“系统”共同具有 的，通常所说的物体的重力势能是一种简略的习惯说法． 2．重力势能的计算公式 Ep＝mgh，只适用于地球表面及其 附近 g 值不变时的情况，当 g 值变化时，不能用其计算．
要点二 重力做功与重力势能的比较 1．重力做功与重力势能的比较
[解析] 物体克服重力做功，说明重力做负功，物体上升， 故物体的重力势能增加，A 错误；重力势能具有相对性，重力势 能的大小与零势能面的选取有关，重力势能等于零的物体也可以 对别的物体做功，B 错误；用手托住一个物体匀速上举时，手的 支持力和重力是一对平衡力，手的支持力做的功等于物体克服重 力做的功，也等于物体增加的重力势能，C 错误；在同一高度， 将物体以初速度 v0 向不同的方向抛出，从抛出到落地过程中，重 力和物体的初末位置高度差相等，可知重力做的功相等，物体所 减少的重力势能一定相等，D 正确．
由于物体的重力势能等于物体的重力与物体的重心相对 参考平面的高度的乘积，因此，确定物体的重力势能时，需分析 物体的重心所在位置．当物体整体的重心位置发生变化或者不便 确定时，可考虑用分段法确定各部分物体的重力势能，然后再确 定物体整体的重力势能．
2．匀质绳子、链条类物体的重力势能的求法 重力势能 Ep＝mgh 中的 h 表示重心相对参考平面的高度； 关键点：粗细均匀、质量分布均匀的长直绳或链条，其重
【典例】 质量为 m 的均匀细链条长为 L，开始放在光滑的 桌面上时，有长度为L4的链条悬在桌边缘，如图所示．松手后， 链条滑离桌面．问：从开始到刚好滑离桌面(始终未触地)的过程 中链条的重力势能变化了多少？
[解析] 设桌面为参考平面，开始时链条的重力势能 Ep1＝－14mg×L8＝－m3g2L. 末态时重力势能 Ep2＝－mg×L2＝－m2gL. 故重力势能的变化量 ΔEp＝Ep2－Ep1＝－1352mgL，负号代表 减少．
(1)相对性：Ep＝mgh 中的 h 是物体重心相对 参考平面 的 高度． 参考平面 选择不同，则物体的高度 h 不同，重力势能
的大小也就不同． (2)系统性：重力是
以重力势能是 地球
地球 与物体相互吸引产生的，所 与物体所组成的“系统”所共有的，
平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化说法．
1．同一物体在不同高度时，重力势能不同．( √ ) 2．不同物体在同一高度，重力势能可以不同．( √ ) 3．重力做功与位移有关．( × )
[解析] 重力势能的大小 Ep＝mgh，与物体的质量和零势能 面的选择有关，上式中的 h 是物体的重心到零势能面的竖直距离， 当物体位于零势能面之上时，重力势能为正；当物体位于零势能 面之下时，重力势能为负．一般选择地面或物体运动时所达到的 最低点所处的水平面为零势能面，这样选项 A、B 才成立．如果 选其他水平面为零势能面，则选项 A、B 均不正确．如果质量小 的物体位于很高处，而质量大的物体位于很低处，则质量小的物 体的重力势能可能比质量大的物体的重力势能大，选项 C 正 确．在同一高度，重力势能的大小由物体的质量决定，质量不同， 重力势能一定不同，选项 D 正确．