高中物理人教版必修2课件第7章 4重力势能 17页

4．重力势能 1．重力做的功： 路径 mgh1－mgh2 负 正 (1)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________无关． (2)表达式：WG＝________________(其中 h1、h2 分别表示 物体的起点和终点的高度)或写成 W＝mgh(h 为物体始末位置的 高度差)． (3)重力做功的正负：物体被举高时，重力做________功； 物体下降时，重力做________功． 重力 高度 mgh 焦耳 J Ep1－Ep2 2．重力势能： (1)定义：物体由于高度而具有的能量叫重力势能．它等于 物体所受________与所处________的乘积． (2)表达式：Ep＝________，h 为物体所处的高度，单位和 功的单位相同，都是________，符号为________． (3)与重力做功的关系：WG＝______________. 3．重力势能的特点： (1)相对性： ①物体的重力势能总是相对于参考平面而言，在参考平面 上重力势能为零． 改变 正 负 地球 ②参考平面不同，物体的重力势能不同，一般选地面为参 考平面．重力势能的差值不随参考平面的不同而________． ③参考平面上方的物体的重力势能为________值，下方为 ________值． (2)势能是系统所共有的：重力势能为物体与________所组 成的系统共有的． 4．关于重力势能，下列说法中正确的是( )D 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．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C．一个物体的重力势能从－5 J 变化到－3 J，重力势能减 少了 D．重力势能的减少量等于重力对物体所做的功 解析： 物体的重力势能的大小跟零势能面的选取有关．当 物体在零势能面上方时，重力势能为正值；当物体在零势能面 下方时，重力势能为负值． 知识点 重力势能 1．如图 7－4－1 甲所示，高处有一块巨大的石头摇摇欲坠， 在它的下面你可能会感到胆怯．这是因为__________________， 当它下落时会____________，可能对你造成伤害．物体由于位 于高处而具有的能叫做____________. 被举高的物体具有势能 对外做功 重力势能 甲 乙 丙 图 7－4－1 2．设想你要从某座高楼的第 17 层下到第 8 层，你可以乘 电梯下，也可以沿楼梯走下，如图乙所示．两种方式下楼，重 力对你做的功________(填“相等”或“不相等”)．相等 3．物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水 平面叫做__________．在如图丙所示的情景中，若以井中水面 为参考平面，则地面上物体的重力势能为________，井底物体 的重力势能为________(填“正值”或“负值”). 参考平面 正值 负值 1．重力做的功： (1)重力的功与路径无关，只与它的起点和终点的位置有关． (2)计算式：WG＝mgh1－mgh2. 2．重力势能的理解：(1)表达式：Ep＝mgh，即物体的重力势能等于它所受重力 的大小与所处高度的乘积． (2)单位：焦耳，简称焦，符号为 J. (3)重力势能的“四性”： 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，不是地球上的物体独有的． ②相对性：重力势能 Ep＝mgh 与参考平面的选择有关，式 中的 h 是物体的重心到参考平面的高度．重力势能是标量，只 有大小而无方向，但有正负之分，当物体在参考平面之上时， 重力势能为正值；当物体在参考平面之下时，重力势能为负值． ③参考平面选择的任意性：视处理问题的方便而定，一般 可选择地面或物体运动时所达到的最低点为零势能点． ④重力势能变化的绝对性：物体从一个位置到另一个位置 的过程中，重力势能的变化与参考平面的选取无关，它的变化 是绝对的． 3．重力做功与重力势能变化的关系：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＝－ΔEp. (1)重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减少多少. (2)重力对物体做多少负功，物体的重力势能就增加多少． 【例题】(双选)大型拱桥的拱高为 h，弧长为 L，如图 7－4 －2 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( ) 图 7－4－2 A．汽车的重力势能不变，重力始终不做功 B．汽车的重力势能的增量为零，重力做的总功等于零 C．汽车的重力势能先增加后减少，总的变化量为零，重 力先做正功，后做负功，总功为零 D．汽车的重力势能先增加后减少，上坡时重力做负功， 下坡时做正功，总功为零 解析：汽车由 A 到 B 的过程中，高度先增大后减小，故重 力先做负功后做正功，重力势能先增加后减少；汽车最终回到 原来的高度，初末位置高度差为零，故重力做功为零，重力势 能的变化量为零． 答案：BD 【触类旁通】 1．小球从 O 点沿曲线滑至 C 点，滑行路程为 l，如图 7－ 4－3 所示．图中各点对应的高度分别为 hO＝0、hA、hB 和 hC，则重力对小球做的功为( )C A．－mghA C．－mghC B．－mghB D．mgl 图 7－4－3 解析：小球在重力方向的有效位移为 hO－hC＝－hC，因此 重力做功为－mghC. 2．如图 7－4－4 所示，桌面高为 h，质量为 m 的小球从离 桌面高 H 处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能 )A为零，则小球落到地面前瞬间的重力势能为( 图 7－4－4 A．－mgh B．－mg(H＋h) C．mgH D．mg(H－h) 3.质量为 3 kg 的物体放在高 4 m 的平台上, 取 g＝10 m/s2. 求： (1)物体相对于平台表面的重力势能是多少？ (2)物体相对于地面的重力势能是多少？ (3)物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？重力做 的功是多少？ 解：(1)相对于平台表面 h＝0，故 Ep＝mgh＝0. (2)相对于地面，物体的重力势能为 Ep＝mgh＝3×10×4 J＝120 J .(3)物体从平台表面下落到地面上，以平台为参考面，有 Ep1＝0Ep2＝mgh＝3×10×(－4) J＝－120 J 故ΔEp＝Ep2－Ep1＝－120 J重力势能减少了 120 J，重力做的功为 WG＝－ΔEp＝120 J.