《重力勢能》機械能守恒定律PPT
第一部分內容：必備知識·素養形成
一、重力做的功
【思考】如圖所示,小球從A點運動到B點,三種情況下,重力對小球做功相等嗎?
提示:做的功相等。
1.過程推導:甲:WG=mgΔh=_________
乙:WG′=mglcosθ=mgΔh=_________
丙:把整個路徑AB分成許多很短的間隔AA1、A1A2…每一小段都可以近似地看作一段傾斜的_____,設每段小斜線的高度差分別為Δh1、Δh2…物體通過整個路徑時重力做的功WG=mgΔh1+mgΔh2+…=mg(Δh1+Δh2+…)= mgΔh=_________
2.結論:物體運動時,重力對它做的功只跟它的起點和終點的_____有關,而跟物體運動的_____無關。
二、重力勢能
【思考】 如圖所示,小球的重力勢能與哪些因素有關?
提示:小球越高,質量越大,泡沫塑料板形變越大,說明小球的重力勢能與高度、質量有關。
1.意義:物體由于位于_____而具有的能。
2.相關因素:
(1)物體的_____。質量越大,重力勢能_____。
(2)物體所處的位置_____。高度越高,重力勢能_____。
3.表達式:Ep=____。
4.重力做功與重力勢能的關系:
(1)WG=______(其中Ep1表示物體在初位置的重力勢能,Ep2表示物體在末位置的重力勢能)
(2)兩種情況:
①物體由高處運動到低處時,重力做_____,重力勢能_____,即WG__0,Ep1__Ep2。
②物體由低處運動到高處時,重力做_____,重力勢能_____,即WG__0,Ep1__Ep2。
三、重力勢能的相對性
1.重力勢能的標矢性:重力勢能是__(A.標量 B.矢量)。
2.重力勢能的相對性:
(1)參考平面:物體的重力勢能總是相對于某一_______來說的,在參考平面上,物體的重力勢能取作__。
(2)相對性:選擇不同的參考平面,物體重力勢能的數值_____(選填“相同”或“不同”)。
(3)正負的含義:參考平面上方物體的重力勢能是_____,參考平面下方物體的重力勢能是_____。
四、彈性勢能
【思考】
水平面上把物塊向左壓彈簧一定距離后處于靜止狀態,然后釋放物塊,會看到什么現象?說明了什么?
提示:物塊向右先加速再減速,說明壓縮的彈簧具有能量。
1.定義:發生_________的物體的各部分之間,由于有_____的相互作用,也具有勢能,這種勢能叫作彈性勢能。
2.彈簧的彈性勢能:彈簧的長度為原長時,彈性勢能為___;彈簧被_____或被_____時,就具有了彈性勢能。
3.彈力做功與彈性勢能的變化:
彈簧彈力做正功,彈簧的彈性勢能_____;彈簧彈力做負功,彈簧的彈性勢能_____。
4.彈性勢能大小的相關因素:
(1)彈簧的_________。
(2)彈簧的_______。
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重力勢能PPT，第二部分內容：關鍵能力·素養形成
一 重力做功的特點
1.做功表達式:WG=mgΔh=mgh1-mgh2,式中Δh指初位置與末位置的高度差;h1、h2分別指初位置、末位置的高度。
2.做功的正負:物體下降時重力做正功;物體被舉高時重力做負功。
3.做功的大小:重力對物體做功的大小只跟物體的起點與終點的高度有關,與物體運動的路徑無關。
【典例示范】
如圖所示,游樂場中,從高處A到水平面B處有兩條長度相同的軌道Ⅰ和Ⅱ,其中軌道Ⅰ光滑,軌道Ⅱ粗糙。質量相等的小孩甲和乙分別沿軌道Ⅰ和Ⅱ從A處滑向B處,兩人重力做功分別為W1和W2,則( )
A.W1>W2
B.W1<W2
C.W1=W2
D.因小孩乙與軌道Ⅱ的動摩擦因數
未知,故無法比較重力做功的大小
【解析】選C。重力做功等于重力乘以物體沿豎直方向的位移,與路徑及粗糙與否無關。質量相等的兩個小孩甲、乙分別沿軌道Ⅰ和Ⅱ從A處滑向B處,下落的高度相同,所以重力做功相等,故C正確,A、B、D錯誤。
【母題追問】
1.請根據重力做功的性質,若【典例示范】情境中的圖改為如圖所示,物體m沿不同的路徑Ⅰ和Ⅱ從A滑到B,則重力所做的功為( )
A.沿路徑Ⅰ重力做功最大
B.沿路徑Ⅱ重力做功最大
C.沿路徑Ⅰ和Ⅱ重力做功一樣大
D.條件不足不能判斷
【解析】選C。因物體下落高度相同,故兩種情況下重力做功相同;故C正確,A、B、D錯誤。
2.請根據重力做功的性質,把【典例示范】情境中的圖改為如圖所示,質量為m的小球從高為h處的斜面上的A點滾下,經過水平面BC后,再滾上另一斜面,當它到達高的D點時,速度為零,在這個過程中,重力做功為 ( )
【補償訓練】
1.將一個物體由A處移到B處,重力做功( )
A.與運動過程是否存在阻力有關
B.與運動的具體路徑有關
C.與物體運動速度大小有關
D.與運動物體本身的質量有關
【解析】選D。重力做功與路徑和是否受其他力以及物體的速度無關,僅與初末位置的高度差、本身質量有關。故D正確,A、B、C錯誤。
2.如圖所示,桌面離地面的高度是0.8 m,坐標系原點O定在桌面上,向下方向為坐標軸的正方向,g取10 m/s2。通過測量,確定質量m=1.0 kg的物體從O運動到B處過程中,重力做的功約是( )
A.8 J B.5 J
C.-5 J D.-13 J
二 重力勢能的特點
1.重力勢能的性質:
(1)相對性:Ep=mgh中的h是物體重心相對參考平面的高度。參考平面選擇不同,則物體的高度h不同,重力勢能的大小也就不同,所以確定某點的重力勢能首先選擇參考平面。
(2)系統性:重力是地球與物體相互吸引產生的,所以重力勢能是物體和地球組成的系統共有的,平時所說的“物體”的重力勢能只是一種簡化說法。
(3)標矢性:重力勢能是標量,只有大小,沒有方向,但有正負。重力勢能正負的含義:正值表示物體處于參考平面上方,負值表示處于參考平面的下方。
2.重力做功與重力勢能改變的關系:
(1)表達式WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。
(2)重力做多少正功,重力勢能減小多少;重力做多少負功,重力勢能增加多少。
討論:
(1)在最高點(高度為h)和地面的重力勢能各是多少?(物理觀念)
(2)下滑過程中重力做多少功?重力勢能如何變化?(選地面為參考面)(物理觀念)
提示:(1)最高點與最低點的重力勢能分別為mgh,0。
(2)重力做功W=mgh。重力勢能減小了mgh。
【典例示范】
如圖所示,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,假設以桌面處為參考平面,則小球落到地面前瞬間的重力勢能及整個過程中重力勢能的變化量為( )
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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