《重力势能》机械能守恒定律PPT
第一部分内容：必备知识·素养形成
一、重力做的功
【思考】如图所示,小球从A点运动到B点,三种情况下,重力对小球做功相等吗?
提示:做的功相等。
1.过程推导:甲:WG=mgΔh=_________
乙:WG′=mglcosθ=mgΔh=_________
丙:把整个路径AB分成许多很短的间隔AA1、A1A2…每一小段都可以近似地看作一段倾斜的_____,设每段小斜线的高度差分别为Δh1、Δh2…物体通过整个路径时重力做的功WG=mgΔh1+mgΔh2+…=mg(Δh1+Δh2+…)= mgΔh=_________
2.结论:物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点和终点的_____有关,而跟物体运动的_____无关。
二、重力势能
【思考】 如图所示,小球的重力势能与哪些因素有关?
提示:小球越高,质量越大,泡沫塑料板形变越大,说明小球的重力势能与高度、质量有关。
1.意义:物体由于位于_____而具有的能。
2.相关因素:
(1)物体的_____。质量越大,重力势能_____。
(2)物体所处的位置_____。高度越高,重力势能_____。
3.表达式:Ep=____。
4.重力做功与重力势能的关系:
(1)WG=______(其中Ep1表示物体在初位置的重力势能,Ep2表示物体在末位置的重力势能)
(2)两种情况:
①物体由高处运动到低处时,重力做_____,重力势能_____,即WG__0,Ep1__Ep2。
②物体由低处运动到高处时,重力做_____,重力势能_____,即WG__0,Ep1__Ep2。
三、重力势能的相对性
1.重力势能的标矢性:重力势能是__(A.标量 B.矢量)。
2.重力势能的相对性:
(1)参考平面:物体的重力势能总是相对于某一_______来说的,在参考平面上,物体的重力势能取作__。
(2)相对性:选择不同的参考平面,物体重力势能的数值_____(选填“相同”或“不同”)。
(3)正负的含义:参考平面上方物体的重力势能是_____,参考平面下方物体的重力势能是_____。
四、弹性势能
【思考】
水平面上把物块向左压弹簧一定距离后处于静止状态,然后释放物块,会看到什么现象?说明了什么?
提示:物块向右先加速再减速,说明压缩的弹簧具有能量。
1.定义:发生_________的物体的各部分之间,由于有_____的相互作用,也具有势能,这种势能叫作弹性势能。
2.弹簧的弹性势能:弹簧的长度为原长时,弹性势能为___;弹簧被_____或被_____时,就具有了弹性势能。
3.弹力做功与弹性势能的变化:
弹簧弹力做正功,弹簧的弹性势能_____;弹簧弹力做负功,弹簧的弹性势能_____。
4.弹性势能大小的相关因素:
(1)弹簧的_________。
(2)弹簧的_______。
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重力势能PPT，第二部分内容：关键能力·素养形成
一 重力做功的特点
1.做功表达式:WG=mgΔh=mgh1-mgh2,式中Δh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,与物体运动的路径无关。
【典例示范】
如图所示,游乐场中,从高处A到水平面B处有两条长度相同的轨道Ⅰ和Ⅱ,其中轨道Ⅰ光滑,轨道Ⅱ粗糙。质量相等的小孩甲和乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处,两人重力做功分别为W1和W2,则( )
A.W1>W2
B.W1<W2
C.W1=W2
D.因小孩乙与轨道Ⅱ的动摩擦因数
未知,故无法比较重力做功的大小
【解析】选C。重力做功等于重力乘以物体沿竖直方向的位移,与路径及粗糙与否无关。质量相等的两个小孩甲、乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处,下落的高度相同,所以重力做功相等,故C正确,A、B、D错误。
【母题追问】
1.请根据重力做功的性质,若【典例示范】情境中的图改为如图所示,物体m沿不同的路径Ⅰ和Ⅱ从A滑到B,则重力所做的功为( )
A.沿路径Ⅰ重力做功最大
B.沿路径Ⅱ重力做功最大
C.沿路径Ⅰ和Ⅱ重力做功一样大
D.条件不足不能判断
【解析】选C。因物体下落高度相同,故两种情况下重力做功相同;故C正确,A、B、D错误。
2.请根据重力做功的性质,把【典例示范】情境中的图改为如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下,经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达高的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为 ( )
【补偿训练】
1.将一个物体由A处移到B处,重力做功( )
A.与运动过程是否存在阻力有关
B.与运动的具体路径有关
C.与物体运动速度大小有关
D.与运动物体本身的质量有关
【解析】选D。重力做功与路径和是否受其他力以及物体的速度无关,仅与初末位置的高度差、本身质量有关。故D正确,A、B、C错误。
2.如图所示,桌面离地面的高度是0.8 m,坐标系原点O定在桌面上,向下方向为坐标轴的正方向,g取10 m/s2。通过测量,确定质量m=1.0 kg的物体从O运动到B处过程中,重力做的功约是( )
A.8 J B.5 J
C.-5 J D.-13 J
二 重力势能的特点
1.重力势能的性质:
(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,所以确定某点的重力势能首先选择参考平面。
(2)系统性:重力是地球与物体相互吸引产生的,所以重力势能是物体和地球组成的系统共有的,平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化说法。
(3)标矢性:重力势能是标量,只有大小,没有方向,但有正负。重力势能正负的含义:正值表示物体处于参考平面上方,负值表示处于参考平面的下方。
2.重力做功与重力势能改变的关系:
(1)表达式WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。
(2)重力做多少正功,重力势能减小多少;重力做多少负功,重力势能增加多少。
讨论:
(1)在最高点(高度为h)和地面的重力势能各是多少?(物理观念)
(2)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)(物理观念)
提示:(1)最高点与最低点的重力势能分别为mgh,0。
(2)重力做功W=mgh。重力势能减小了mgh。
【典例示范】
如图所示,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,假设以桌面处为参考平面,则小球落到地面前瞬间的重力势能及整个过程中重力势能的变化量为( )
A.mgh,mg(H+h)
B.mgH,-mg(H+h)
C.mg(h+H),mg(H-h)
D.-mgh,-mg(H+h)
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