2018-2019學年高中物理 第七章 機械能守恒定律 4 重力勢能課件 新人教版必修2.ppt
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4重力勢能,,1．認識重力做功與路徑無關的特點，理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義式進行計算．2．理解重力做功與重力勢能變化的關系，知道重力勢能具有相對性，知道重力勢能是物體和地球的系統(tǒng)共有的．,教學目標,,,【重點】重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關系．【難點】重力勢能的系統(tǒng)性和相對性．,重點難點,,,重力勢能及其相對性是本節(jié)的主要教學內容．從分析重力做功與路徑無關入手，來建立重力勢能的概念，在這一環(huán)節(jié)，要讓學生親自動手算一算這兩種情況下重力對物體做了多少功，來加深對探究過程的理解．正是因為重力做功有這樣的特點，才引入重力勢能的概念，對這一點學生會感覺比較困難．這一認知是逐漸建立起來的，在“追尋守恒量”一節(jié)中，給出了勢能的定義，“物體勢能是物體憑借其位置而具有的能量”．啟發(fā)學生思考，請學生說一說重力勢能應該與哪些物理量有關．經(jīng)過討論，學生會得出，重力勢能應跟物體在地球的相對位置有關，還應與物體受到的重力有關．,教學建議,,,本節(jié)重點講述重力勢能及其相對性，重力勢能的變化以及與重力做功的關系．重力做正功時，重力勢能減少，克服重力做功(重力做負功)時，重力勢能增加，關于這個關系，學生往往不易理解，教學時最好能結合一些實例，從能量轉化的角度分析，解開學生的困惑，例如可舉例子：在自由落體運動中，重力做正功，重力勢能減少，同時由動能定理可知，動能增加，重力勢能轉化為動能．這樣做，也可以為下一節(jié)講解機械能守恒定律作好準備.,教學建議,,,【導入一】1994年7月7日，蘇梅克列維9號彗星以60km/s的速度向木星飛馳而去．第一顆彗核撞上了木星，緊接著，其余的彗核也接二連三地向木星撞擊，這一壯烈的天體碰撞，持續(xù)了5天才宣告結束．碰撞產生了相當于20億顆原子彈爆炸的威力，產生的火球，直徑達10km，溫度達到7000℃，產生的光亮在數(shù)億千米外也能拍到，騰起的蘑菇云極為壯觀，形成的塵埃云團與地球同樣大小，并存在了幾個月之久．教師引導學生思考討論：為什么彗星撞擊木星時會產生如此大的能量呢？,新課導入,,,【導入二】(多媒體投影演示．引發(fā)學生注意，引導學生進入狀態(tài))打樁機的重錘從高處落下，把水泥樁打進地里；蘋果自高處下落；飛機投彈等等．師：從剛才的畫面中，同學們想到了什么，從做功和能量轉化的角度分析問題．生：重錘把水泥樁打進地里；蘋果自高處下落；飛機投下的炸彈等物體下落過程中它們受到的重力對它們做了功．據(jù)功和能的關系，既然重力做了功，表明這些物體在沒有下落之前具有能．因為一個物體能夠對外做功，所以這個物體具有能量．,新課導入,,1．判斷重力做功(1)由于重力的方向是__________的，所以當物體在水平方向運動時，重力________．(2)當物體向下運動時，無論物體的運動方向是豎直向下還是斜向下，重力一定________．(3)當物體向上運動時，無論物體的運動方向是豎直向上還是斜向上，重力一定________．2．重力做功的大小(1)重力做功的大小與物體的____________無關，只與物體的重力以及初、末位置的________有關．(2)公式：WG＝mgh＝______________．,重力做功,,知識必備,知識點一,豎直向下,不做功,,做正功,做負功,運動路徑,高度差,mgh1－mgh2,1．定義：由于mgh這個量既與______________密切相關，又恰與________的基本特征(與重力、高度有關)一致，所以我們把物理量mgh叫作物體的重力勢能，常用Ep表示，即Ep＝__________．2．相對性：由于物體的高度h總是相對于某一水平面來說的，所以重力勢能是________．3．正負：重力勢能是________量，但有正、負之分，其正、負不表示方向，而表示物體位于參考平面(零勢能面)的上方還是下方，也就表示了重力勢能的大小．4．系統(tǒng)共有：由于重力是物體和地球之間的相互作用力，因此重力勢能也是屬于這個系統(tǒng)的，通常我們會簡單地說，某個物體具有重力勢能．,重力勢能,,知識必備,知識點二,重力做的功,勢能,mgh,相對的,標,1．當重力對物體做正功時，物體的重力勢能________；當重力對物體做負功時，物體的重力勢能________．2．重力對物體做多少功，物體的重力勢能就_____________．3．重力做功與重力勢能的關系為WG＝Ep1－Ep2.,重力做功與重力勢能變化的關系,,知識必備,知識點三,減少,增加,減少多少,[想一想]重力做功與路徑有關嗎？[要點總結]對重力做功特點的理解要注意以下兩點：1．重力做功與物體的運動路徑________，只與初、末位置的高度差有關，利用這一點在解一些往復運動或多個運動過程的復雜問題時，可省去大量中間過程，根據(jù)高度差，由功的公式一步求解，尤為方便．2．重力做的功利用重力mg乘以物體在豎直方向上的________進行計算．,,學習互動,重力做功的計算,考點一,無關,位移h,,學習互動,例1如圖7－4－1所示，某物塊分別沿三條不同的軌道由離地面高h的A點滑到同一水平面上，軌道1、2是光滑的，軌道3是粗糙的，則()A．沿軌道1滑下重力做的功多B．沿軌道2滑下重力做的功多C．沿軌道3滑下重力做的功多D．沿三條軌道滑下重力做的功一樣多,,[答案]D,[解析]重力做功與路徑無關，取決于初、末位置高度差h，即WG＝mgh，m、h相同，故選項D正確．,,圖7－4－1,[想一想]青山綠水，這是人們對自然風光的描述，但如果出現(xiàn)山體滑坡，將會給人們帶來巨大的災難．靜止的山哪來如此大的能量？[要點總結]1．重力勢能的相對性重力勢能Ep＝mgh與參考平面的選擇________，式中的h是物體重心到參考平面的高度．重力勢能是標量，只有大小而無方向，但有正、負之分．當物體在參考平面以上時，重力勢能Ep為正值；當物體在參考平面以下時，重力勢能Ep為負值．,,學習互動,重力勢能的計算,考點二,,,有關,2．參考平面選擇的任意性選擇參考平面視處理問題的方便而定，一般可選擇______或物體運動時所達到的最低點為零勢能參考平面．3．重力勢能變化的絕對性物體從一個位置到另一個位置的過程中，重力勢能的變化與參考平面的選擇________，它的變化是絕對的．我們關注的是重力勢能的變化，這意味著存在能的轉化問題．,,學習互動,,,地面,無關,,學習互動,例2如圖7－4－2所示，桌面高為h，質量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計空氣阻力，重力加速度為g.假設桌面處的重力勢能為零，則小球落到地面上時，它的重力勢能為()A．mghB．mgHC．mg(h＋H)D．－mgh,,[答案]D,[解析]據(jù)題意知，已選定桌面為參考平面，則小球在最高點時的高度為H，小球在桌面處的高度為零，小球在地面時的高度為－h(huán)，所以小球落到地面上時，它的重力勢能為Ep＝－mgh.,,,圖7－4－2,,,學習互動,[點評]重力勢能的大小是相對參考平面而言的，參考平面選擇不同，物體的高度不同，重力勢能的大小則不同．,,[想一想]重力勢能的變化與零勢能面的選取有關嗎？[要點總結]重力對物體做多少正功，物體的重力勢能就________多少；重力對物體做多少負功，物體的重力勢能就________多少．物體克服重力做的功等于物體重力勢能的增量，也就是重力做的功等于重力勢能變化量的________，即WG＝－ΔEp(注：ΔEp為末態(tài)重力勢能減去初態(tài)重力勢能)．,,學習互動,對重力勢能相對性的理解,考點三,,,,減少,增加,負值,,,學習互動,[答案]BD,,例3(多選)如圖7－4－3所示，一個物體從A點沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點與C點，則下列說法中正確的是()A．沿AB面重力做功多B．沿兩個面重力做的功相同C．沿AB面減少的重力勢能多D．沿兩個面減少的重力勢能相同,,[解析]對于同一物體，重力做功只與初、末位置的高度差有關，選項A錯誤，選項B正確；重力做的功等于重力勢能變化量的負值，選項C錯誤，選項D正確．,,圖7－4－3,[點評]功是能量轉化的量度，重力做功與重力勢能變化量之間的關系要熟記，正確理解它們之間的關系對以后的學習是有幫助的．,,,學習互動,[答案]98J,,例4如圖7－4－4所示，長為2m、質量為10kg的一條鐵鏈放在水平地面上，從提起鐵鏈一端直到鐵鏈全部離開地面的瞬間，鐵鏈克服重力做功為多少？(g取9.8m/s2),,[解析]鐵鏈從初狀態(tài)到末狀態(tài)，它的重心位置升高了h＝1/2，因而鐵鏈的重力勢能增加了mgh＝mg1/2＝98J，故需克服重力做98J的功．,,[點評]對于鏈條類物體重力勢能及其變化的分析要研究其重心．,,圖7－4－4,備用習題,,,[答案]B,備用習題,,,備用習題,,,[答案]B,,,自我檢測,,1．(重力做功的計算)一條長為l、質量為m的均質繩平放在水平地面上，現(xiàn)在緩慢地把繩子提起來．設提起前半段繩子時人做的功為W1，全部提起來時人做的功為W2，則W1∶W2等于()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．1∶4,[答案]D,,,自我檢測,2．(重力勢能的理解)甲、乙兩個物體的位置如圖7－4－5所示，甲在桌面上，乙在地面上，質量關系m甲Ep2B．Ep1
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