(2021新人教版)高中物理必修第二册第8章 2.重力势能讲义.doc
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《(2021新人教版)高中物理必修第二册第8章 2.重力势能讲义.doc》由用户(大布丁)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2021新人教版 【2021新人教版】高中物理必修第二册第8章 2.重力势能讲义 2021 新人 高中物理 必修 第二 重力 势能 讲义 下载 _必修 第二册_人教版(2019)_物理_高中
- 资源描述:
-
1、1/12 2重力势能重力势能 学习目标:学习目标:1.物理观念物理观念知道重力做功与路径无关,理解重力势能的概念及知道重力做功与路径无关,理解重力势能的概念及 表达式。表达式。2.科学思维科学思维通过实例分析,理解重力做功与重力势能变化的关系。通过实例分析,理解重力做功与重力势能变化的关系。 3.科学思维科学思维知道重力势能的相对性,且是物体和地球组成的系统所共有的。知道重力势能的相对性,且是物体和地球组成的系统所共有的。 4.物理观念物理观念了解弹性势能的决定因素。知道弹力做功与弹性势能变化的关系。了解弹性势能的决定因素。知道弹力做功与弹性势能变化的关系。 阅读本节教材,回答第阅读本节教材,
2、回答第 79 页页“问题问题”并梳理必要知识点。并梳理必要知识点。 教材第教材第 79 页页“问题问题”提示:提示:Epmgh 一、重力做的功一、重力做的功 1重力做功公式重力做功公式 WGmgh 的推导的推导 (1)设一个质量为设一个质量为 m 的物体的物体, 从与地面高度是从与地面高度是 h1的位置的位置 A 竖直向下运动到高竖直向下运动到高 度是度是 h2的位置的位置 B(图甲图甲)。 这个过程中重力所做的功是这个过程中重力所做的功是 WGmghmgh1mgh2。 (2)质量为质量为 m 的物体的物体, 从与地面高度是从与地面高度是 h1的位置的位置 A 沿着一个斜面向下运动到沿着一个斜
3、面向下运动到 高度是高度是 h2的位置的位置 B,再水平运动到再水平运动到 B(图乙图乙)。物体沿斜面运动的距离为物体沿斜面运动的距离为 l,则这则这 个过程中重力做的功是个过程中重力做的功是 WG(mgcos )lmghmgh1mgh2。 甲甲乙乙 斜面是否光滑对计算重力做功没有影响。斜面是否光滑对计算重力做功没有影响。 2结论结论:物体运动时:物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点和终点的重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置位置有关有关, 而跟物体运动的而跟物体运动的路径路径无关无关。 二、重力势能二、重力势能 1意义意义:mgh 的特殊意义在于一方面与的特殊意义在于一方面与重力做的功重
4、力做的功密切相关密切相关,另一方面它另一方面它 随着随着高度高度的增加而增加的增加而增加、随着质量的增加而增加随着质量的增加而增加,我们把我们把 mgh 叫作叫作重力势能重力势能。 2表达式:表达式:Epmgh。 2/12 3重力势能是重力势能是标量标量(选填选填“矢量矢量”或或“标量标量”)。 4单位:单位:焦耳焦耳,符号符号 J。 1 J1 kgms 2m 1 Nm 5重力做功与重力势能的关系:重力做功与重力势能的关系: (1)WGEp1Ep2(其中其中 Ep1表示物体在初位置的重力势能表示物体在初位置的重力势能, Ep2表示物体在末表示物体在末 位置的重力势能位置的重力势能)。 (2)两
5、种情况:两种情况: 物体由高处运动到低处时物体由高处运动到低处时,重力做重力做正功正功,重力势能重力势能减少减少,即即 WG0,Ep1 Ep2。 物体由低处运动到高处时物体由低处运动到高处时,重力做重力做负功负功,重力势能重力势能增加增加,即即 WG0,Ep1 Ep2。 三、重力势能的相对性:三、重力势能的相对性: 1参考平面参考平面:物体的重力势能总是相对于某一:物体的重力势能总是相对于某一水平面 水平面来说的来说的,在参考平面在参考平面 上上,物体的重力势能取作物体的重力势能取作 0。 2相对性相对性:选择不同的参考平面选择不同的参考平面,物体重力势能的数值物体重力势能的数值不同 不同(选
6、填选填“相同相同” 或或“不同不同”)。 3正负的含义正负的含义:参考平面上方物体的重力势能是:参考平面上方物体的重力势能是正值 正值,参考平面下方物体参考平面下方物体 的重力势能是的重力势能是负值负值。 四、弹性势能四、弹性势能 1定义定义:发生:发生弹性形变弹性形变的物体的各部分之间的物体的各部分之间,由于有由于有弹力弹力的相互作用的相互作用,也也 具有势能具有势能,这种势能叫作弹性势能这种势能叫作弹性势能。 2弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能:弹簧的长度为原长时:弹簧的长度为原长时,弹性势能为弹性势能为零零;弹簧被;弹簧被压缩压缩或或 被被拉长拉长时时,就具有了弹性势能就具有了弹性势能。 3
7、弹力做功与弹性势能的变化弹力做功与弹性势能的变化: 弹簧弹力做正功弹簧弹力做正功,弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能减小减小;弹簧弹力做负功弹簧弹力做负功,弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能 增大增大。 4弹性势能大小的相关因素弹性势能大小的相关因素: (1)弹簧的弹簧的劲度系数劲度系数。 (2)弹簧的弹簧的形变量形变量。 3/12 1思考判断思考判断(正确的打正确的打“”“”,错误的打错误的打“”“”) (1)重力做功与物体沿直线或曲线运动有关重力做功与物体沿直线或曲线运动有关。() (2)同一物体在不同位置的重力势能分别为同一物体在不同位置的重力势能分别为 Ep13 J,Ep210 J,则则 Ep1E
8、p2。() (3)物体由高处到低处物体由高处到低处,重力一定做正功重力一定做正功,重力势能一定减少重力势能一定减少。() (4)弹簧的长度越长弹簧的长度越长,弹性势能一定越大弹性势能一定越大。() 2关于重力势能的说法正确的是关于重力势能的说法正确的是() A重力势能仅由重物本身的因素决定重力势能仅由重物本身的因素决定 B重力势能有负值重力势能有负值,因此说重力势能是矢量因此说重力势能是矢量 C重力做功才有重力势能重力做功才有重力势能,重力不做功重力不做功,物体就不具有重力势能物体就不具有重力势能 D重力做功引起重力势能变化重力做功引起重力势能变化 D重力势能与重物的重量、高度等有关,故重力势
9、能与重物的重量、高度等有关,故 A 错误;重力势能是标量,错误;重力势能是标量, 其负值表示重力势能低于零势能面其负值表示重力势能低于零势能面,故故 B 错误错误;重力做功时重力势能发生改变重力做功时重力势能发生改变, 但不做功时物体也具有重力势能,故但不做功时物体也具有重力势能,故 C 错误;重力做功引起重力势能的变化,错误;重力做功引起重力势能的变化, 故故 D 正确。正确。 3质量为质量为 20 kg 的铁板的铁板、厚度不计厚度不计,平放在二楼的地面上平放在二楼的地面上。二楼地面与楼二楼地面与楼 外地面的高度差约为外地面的高度差约为 3 m。 这块铁板相对二楼地面和楼外地面的重力势能分别
10、为这块铁板相对二楼地面和楼外地面的重力势能分别为 (g 取取 10 m/s2)() A600 J、0B0、600 J C1 200 J、0D0、1 200 J B铁板相对于二楼平面的高度是零铁板相对于二楼平面的高度是零, 故铁板相对于二楼平面的重力势能为故铁板相对于二楼平面的重力势能为 零;铁板相对于楼外地面的高度为零;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,则铁板相对于楼外地面的重力势能 Ep mgh2003 J600 J,故,故 B 正确。正确。 重力做功的特点重力做功的特点 设一个质量为设一个质量为 m 的物体的物体, 从与地面高度是从与地面高度是 h1的位置
11、的位置 A 沿曲面向下运动到高沿曲面向下运动到高 度是度是 h2的位置的位置 B(如图如图)。 4/12 如何计算这个过程中重力做的功?如何计算这个过程中重力做的功? 提示:提示:微元法微元法 我们可以把整个路径分成许多很短的间隔,每一个间隔都相当于一个小斜我们可以把整个路径分成许多很短的间隔,每一个间隔都相当于一个小斜 面。面。 设每个小斜面的高度差是设每个小斜面的高度差是h1、h2、h3, 则物体通过每个小斜面时重力做的功分别是则物体通过每个小斜面时重力做的功分别是 mgh1、mgh2、mgh3。 物体通过整个路径时重力做的功物体通过整个路径时重力做的功, 等于重力在每个小斜面上所做的功的
12、代数等于重力在每个小斜面上所做的功的代数 和,即和,即 WGmgh1mgh2mgh3mghmgh1mgh2。 1做功表达式做功表达式:WGmghmgh1mgh2, ,式中式中h 指初位置与末位置的指初位置与末位置的 高度差;高度差;h1、h2分别指初位置分别指初位置、末位置的高度末位置的高度。 2做功的正负做功的正负:物体下降时重力做正功;物体被举高时重力做负功:物体下降时重力做正功;物体被举高时重力做负功。 。 3 做功的大小做功的大小: 重力对物体做功的大小只跟物体的起点与终点的高度有关重力对物体做功的大小只跟物体的起点与终点的高度有关, 与物体运动的路径无关与物体运动的路径无关。 特别提
13、示特别提示恒力做功均与路径无关恒力做功均与路径无关 重力做功的特点可以推广到任一恒力做功重力做功的特点可以推广到任一恒力做功, 即恒力做功的特点是与具体路径即恒力做功的特点是与具体路径 无关,只跟始、末位置有关,恒力做功等于恒力与沿着恒力方向的位移的乘积无关,只跟始、末位置有关,恒力做功等于恒力与沿着恒力方向的位移的乘积。 【例【例 1】如图所示如图所示,质量关系为质量关系为 m1m2m3的三个小球分别沿三条不同的三个小球分别沿三条不同 的轨道的轨道 1、2、3 由离地高由离地高 h 的的 A 点滑到同一水平面上点滑到同一水平面上,轨道轨道 1、3 光滑光滑,轨道轨道 2 粗糙粗糙,重力对小球
14、做的功分别为重力对小球做的功分别为 W1、W2、W3,则下列判断正确的是则下列判断正确的是() AW1W2W3BW1W3W2 CW1W2W3DW1W2 W3 5/12 D重力做功只与物体重力和初、末位置的高度差有关,由于三个小球下重力做功只与物体重力和初、末位置的高度差有关,由于三个小球下 滑的高度差均为滑的高度差均为 h,质量关系为,质量关系为 m1m2m3,故,故 W1W2W3,D 正确。正确。 请根据重力做功的性质请根据重力做功的性质,将【例将【例 1】情境改为如图所示情况】情境改为如图所示情况,质量为质量为 m 的的 小球从高为小球从高为 h 处的斜面上的处的斜面上的 A 点滚下点滚下
15、,经过水平面经过水平面 BC 后后,再滚上另一斜面再滚上另一斜面, 当它到达高当它到达高h 4的 的 D 点时点时,速度为零速度为零,在这个过程中在这个过程中,重力做功为重力做功为() A3mgh 4 Bmgh 4 CmghD0 AAD 间的高度差为间的高度差为hh1 4h 3 4h,则重力做功为 ,则重力做功为 Wmgh3 4mgh, , 故故 A 正确,正确,B、C、D 错误。错误。 对重力势能的理解对重力势能的理解 (教师用书独具教师用书独具)教材教材 P81“思考与讨论思考与讨论”答案提示:不能答案提示:不能。因为如果重力因为如果重力 做的功与路径有关做的功与路径有关, 物体从同样的起
16、点沿不同的路径运动到同样的终点物体从同样的起点沿不同的路径运动到同样的终点, 重力做重力做 的功不同的功不同,不一定等于不一定等于 mgh,则物体在终点位置具有的能量不同则物体在终点位置具有的能量不同,所以就不能所以就不能 把把 mgh 叫作物体的重力势能了叫作物体的重力势能了。 如图所示,幼儿园小朋友们正在玩滑梯:如图所示,幼儿园小朋友们正在玩滑梯: (1)在最高点在最高点(高度为高度为 h)和地面的重力势能各是多少?和地面的重力势能各是多少? (2)下滑过程中重力做多少功?重力势能如何变化?下滑过程中重力做多少功?重力势能如何变化?(选地面为参考面选地面为参考面) 提示:提示:(1)最高点
17、与最低点的重力势能分别为最高点与最低点的重力势能分别为 mgh,0。 (2)重力做功重力做功 Wmgh。重力势能减小了。重力势能减小了 mgh。 1对重力势能的理解对重力势能的理解 6/12 (1)系统性:重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量系统性:重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量,不是地不是地 球上的物体单独具有的球上的物体单独具有的。 (2)相对性相对性:重力势能重力势能 Epmgh 与参考平面的选择有关与参考平面的选择有关,式中的式中的 h 是物体重是物体重 心到参考平面的高度心到参考平面的高度。重力势能是标量重力势能是标量,只有大小而无方向只有大小而无方向,但有
18、正负之分但有正负之分。当当 物体在参考平面上方时物体在参考平面上方时,Ep为正值;当物体在参考平面下方时为正值;当物体在参考平面下方时,Ep为负值为负值。注注 意物体重力势能的正负是表示比零势能大意物体重力势能的正负是表示比零势能大,还是比零势能小还是比零势能小。 (3)参考平面选择的任意性:视处理问题的方便而定参考平面选择的任意性:视处理问题的方便而定,一般选择地面或物体一般选择地面或物体 运动时所达到的最低点为零势能面运动时所达到的最低点为零势能面。 (4)重力势能变化的绝对性:物体从一个位置运动到另一个位置的过程中重力势能变化的绝对性:物体从一个位置运动到另一个位置的过程中, 重力势能的
19、变化与参考平面的选取及过程无关重力势能的变化与参考平面的选取及过程无关,它的变化量是绝对的它的变化量是绝对的。 特别提示特别提示重力势能的计算公式重力势能的计算公式 Epmgh,只适用于地球表面及其附近,只适用于地球表面及其附近 g 值不变时的范围,若值不变时的范围,若 g 值变化时,不能用其计算。值变化时,不能用其计算。 2重力做功与重力势能改变的关系重力做功与重力势能改变的关系: (1)表达式表达式 WGEp1Ep2Ep。 (2)重力做多少正功重力做多少正功,重力势能减小多少;克服重力做多少功重力势能减小多少;克服重力做多少功,重力势能增重力势能增 加多少加多少。 【例【例 2】如图所示如
展开阅读全文