鲁科版高中物理必修二课件-2.2 势能的改变高中物理精品公开课

答案 24 J 24 J
(3)以上计算结果说明什么？ 解析 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.
三、重力做功与重力势能变化的关系 1.重力做功是重力势能变化的原因，且重力做了多少功，重 力势能就改变多少，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp. (1)当物体从高处向低处运动时，重力做正功，重力势能减少. (2)当物体从低处向高处运动时，重力做负功，重力势能增加.
一、重力势能 1.定义：物体处于一定 高度 而具有的能. 2.大小：物体的重力势能的大小与物体的 质量 和所处的 高度 有关，Ep＝ mgh .
3.参考平面：高度规定为零的水平面，任何物体在该平面上 的重力势能都 为零 .参考平面的选取是任意的(通常选地面为 参考平面)物体位于参考平面以上时，重力势能取 正 值，物 体位于参考平面以下时，重力势能取 负 值. 4.标、矢性及单位：重力势能是 标量 ，单位是 焦耳 ，符号 是 J.
பைடு நூலகம்
例1 某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮 球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图1所 示，则下列说法正确的是( )
图1
A.从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程中重力 做的功 B.从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力 做的功 C.从A到B重力做功mg(H＋h) D.从A到B重力做功mgH
2.重力做的功与重力势能的变化量均与参考平面的选择 无关. 3.重力势能的变化只取决于物体重力做功的情况，与物 体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否 还有其他力做功等因素均无关.
例3 一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹 回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球 的重力势能的变化是(g＝10 m/s2)( ) A.重力做功为1.8 J B.重力做了0.55 J的负功 C.物体的重力势能一定减少0.55 J D.物体的重力势能一定增加1.25 J

员的竿要求具有很好的弹性,下列关于运动员撑竿跳起过程的说
法正确的是
(
C
)
解析 竿形变量最大
时,弹性势能最大,竿刚
触地时没有形变,人到
最高点时,竿已由弯曲
到基本完全伸直,故在
这段时间的某一时刻
A.运动员撑竿刚刚触地时,竿弹性势能最大
竿的弹性势能最大,C
B.运动员撑竿跳起到达最高点时,竿弹性势能最大
正确。
高处的积雪
顶端的过山车
思考：重力势能的大小与哪些因素有关？
打夯时被举高
的重锤
高中物理 必修第二册
第1章 功和机械能
第4节 势能及其改变
探究影响小球重力势能大小的因素
高度
猜想与假设：
质量
实验方法：
控制变量法
（1）让两个质量不同的小球从同一高度静止下落，观察两小
球落入细沙后的下陷情况。
（2）让同一小球从不同高度静止下落，观察小球的下陷情况。
第1章 功和机械能
第4节 势能及其改变
思考：
（1）发生形变的物体一定具有弹性势能？
弹性势能是指发生形变的物体在恢复原状的过程中能够对外做
功所具有的能量，所指的形变应该为弹性形变。
（2）任何发生弹性形变的物体都有弹性势能？
任何物体在发生弹性形变的过程中就储存了弹性势能。
高中物理 必修第二册
第1章 功和机械能
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第4节 势能及其改变
【练习2】关于重力做功和重力势能的说法，下列说法不正确的是 ( C
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.重力势能是矢量，在地球表面以上为正，在地球表面以下为负

从A到D的过程中重力势能的减少量ΔEp=mgΔh=0.3×10×(2.2+3)J=15.6 J,
选项C正确。
探究三
重力做功与重力势能的变化
情境导引
如图所示,幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯。若某位小朋友的质量
为20 kg,滑梯高2.5 m(g取10 m/s2)。
(1)小朋友从梯子底部爬上滑梯顶的过程中,重力
3
链条从开始到刚滑离桌面过程中,相当于将开始桌面上的4的链条移至末态
3
5
3
5 15
的下端4处,故重心下降了8l,所以重力做功4mg·8l=32mgl,重力势能变化
15
ΔEp=- mgl。
32
解法二:根据重力势能变化的定义求解。
以桌面为参考平面,开始时重力势能
1

1
Ep1=-4mg×8=-32mgl
(1)分别以地面、楼顶为参考平面,则楼板在楼顶的重力势能等于多少?楼
板从地面吊到楼顶的过程中,重力势能的变化是多少?
(2)从结果可以看出重力势能、重力势能的变化与参考平面有关吗?
要点提示 (1)楼板的重力势能分别为mgh、0;重力势能的变化均为mgh。
(2)重力势能的变化与参考平面的选取无关。重力势能与参考平面有关。
减小 多少;
(2)弹力做负功,弹性势能
增大 多少。
增大
,克服弹力做多少功,弹性势能就
6.势能:人们把这类由相对位置决定的能量称为势能。
易错辨析 判一判
(1)同一物体在同一位置的重力势能可能为3 J,也可能为-10 J。( √ )
提示 物体的重力势能具有相对性,选择不同的零势能参考平面,同一物体
在同一位置的重力势能的大小可能不同。

误；重力势能的正负号表示势能的相对大小，－5 J＜－3 J，
C 正确；由重力做功与重力势能变化的关系 WG＝－ΔEp，得
D 正确。
答案：CD
3．质量为 5 kg 的钢球，从离地面 100 m 的高处自由下落 1 s，1 s
内钢球的重力势能减少了
J,1 s 末钢球的重力势能为
J(选取地面为参考平面)；如果选取地面上 1 m 处的水平面为
[即时应用]
1．下列关于重力势能的说法正确的是
()
A．重力势能的大小只由重物本身决定
B．所处位置高的物体，则重力势能就大
C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
D．重力势能实际上是物体和地球所共有的 解析：重力势能等于物体的重力与物体重心高度的乘积，故选项
A、B 都不对；重力势能具有相对性，零势能位置的选取是任意
()
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．物体与参考平面的距离越大，它的重力势能也越大
C．一物体的重力势能从－5 J 变化到－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 解析：重力势能的大小与参考平面的选择有关，A 错误；当
物体在参考平面的下方时，距离越大，重力势能越小，B 错
[解析] 设吊车钢索对物体的拉力为 F，物体的加速度 a＝g4，由牛顿第二定律得 mg－F＝ma，
故 F＝mg－ma＝34mg，方向竖直向上， 所以拉力做的功 WF＝Fh＝34mgh； 重力做的功 WG＝－mgh， 即此过程中物体克服重力做功 mgh。 又 ΔEp＝Ep2－Ep1＝－WG＝mgh， 因此物体的重力势能增加了 mgh。 [答案] 34mgh mgh 增加了 mgh
考点二 重力做功与重力势能的变化 1．重力势能的变化 重力势能的变化(ΔEp)是指一个物体在运动过程中末状态的 重力势能 Ep2(相对于参考平面的高度为 h2)与初状态的重力势能 Ep1(相对于同一参考平面的高度为 h1)两者的差值，即 ΔEp＝Ep2－Ep1＝mgh2－mgh1 (1)若 ΔEp＞0，即 Ep2＞Ep1，物体的重力势能增加。 (2)若 ΔEp＜0，即 Ep2＜Ep1，物体的重力势能减少。 (3)若 ΔEp＝0，即 Ep2＝Ep1，物体的重力势能不变。