《重力勢能》機械能守恒定律PPT優質課件
第一部分內容：核心素養目標
物理觀念
理解重力勢能的概念，知道重力做功與重力勢能變化的關系、重力勢能的相對性，定性了解彈性勢能。
科學思維
經歷重力勢能概念的建立過程，了解“勢”的含義，理解重力勢能的定義及表達式，會用表達式進行計算。
科學態度與責任
了解實際生活中的重力做功現象，通過對比形成嚴肅認真的科學態度。
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重力勢能PPT，第二部分內容：課前學習
知識點一 重力做的功
設想你要從某座高樓的第17層下到第8層，你可以乘電梯下，也可以沿樓梯走下。兩種方式下樓，重力對你做的功是否相等？
1.做功表達式：WG＝mgh＝mgh1－mgh2，式中h指初位置與末位置的_________；h1、h2分別指__________、___________的高度。
2.做功的特點：物體運動時，重力對它做的功只跟它的_______和_______的位置有關，而跟物體運動的_______無關。
3.做功的正負：物體下降時重力做_____功；物體被舉高時重力做_____功。
[思考判斷]
(1)物體只要運動，其重力一定做功。( )
(2)物體向高處運動時，重力一定做負功。( )
(3)質量越大，重力做功越多。( )
(4)物體的高度只要發生變化，其重力一定做功。( )
(5)重力做功多少取決于物體的重力和它通過的路程。( )
知識點二 重力勢能
1.定義：我們把________叫作物體的重力勢能，常用Ep表示。
2.表達式：Ep＝________。
3.單位：在國際單位制中是_________，符號為____。1 J＝1 kg·m·s－2·m＝1 N·m。
4.重力做功與重力勢能變化的關系
(1)表達式：WG＝___________＝－ΔEp。
(2)兩種情況
①當物體從高處運動到低處時，重力做_________，重力勢能_________，即WG＞0，Ep1＞Ep2。
②當物體由低處運動到高處時，重力做______，重力勢能______，即WG＜0，Ep1＜Ep2。
重力做負功也可以說成物體__________________。
知識點三 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，這個__________叫作參考平面。在參考平面上，物體的重力勢能取為_______。
2.重力勢能的相對性
選擇不同的參考平面，物體重力勢能的數值是________的。
對選定的參考平面，上方物體的重力勢能是______值，下方物體的重力勢能是_____值，負號表示物體在這個位置具有的重力勢能要比在參考平面上具有的重力勢能_______。
[思考判斷]
(1)物體的位置一旦確定，它的重力勢能的大小也隨之確定。( )
(2)物體與零勢能面的距離越大，它的重力勢能也越大。( )
(3)一個物體的重力勢能從－5 J變化到－3 J，重力勢能增加了。( )
(4)在地面上的物體具有的重力勢能一定等于零。( )
(5)只要重力做功，重力勢能一定變化。( )
(6)物體做勻速直線運動時，重力勢能一定不變。( )
參考平面的選擇是任意的，選取原則是為了研究問題方便；研究地面上的物體一般取地面為參考平面。
對一個確定的過程，重力做的功WG和重力勢能變化ΔEp與參考平面的選擇無關。
知識點四 彈性勢能
[觀圖助學]
撐竿跳高運動員可以借助手中彎曲的竿跳得很高，拉開的弓可以把箭射出，壓縮的彈簧可以把小球彈出很遠……這些現象說明什么？它們存在哪些共同的地方？
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________，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0。彈簧被________或被________時，就具有了彈性勢能。
3.彈性勢能的產生及影響因素
[思考判斷]
(1)彈性勢能與彈簧的彈性形變量和勁度系數有關。( )
(2)不同彈簧發生相同的形變量時彈力做功相同。( )
(3)彈簧被壓縮時，彈性勢能為負；彈簧被拉伸時，彈性勢能為正。( )
(4)彈力做正功，彈性勢能就增大；彈力做負功，彈性勢能就減小。( )
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重力勢能PPT，第三部分內容：核心探究
核心要點一 對重力做功的理解
[問題探究]
質量相同的三個小球A、B、C，從同一高度下落，A做自由落體運動，B沿光滑曲面下滑，C沿粗糙斜面下滑，最終都落到地面上。
(1)分析小球在下落過程中的受力情況；
(2)下落過程中重力對三球做的功相同嗎？
(3)在推導重力做功的公式時，利用了哪種物理思想？
答案 (1)A球只受重力作用，B球受重力和曲面的支持力作用，C球受重力、支持力、摩擦力三個力的作用。
(2)重力做功相同。
(3)分割與求和的極限思想。
[探究歸納]
1.重力做功大小只與重力和物體高度變化有關，與受其他力及運動狀態均無關。
2.物體下降時重力做正功，物體上升時重力做負功。
3.物體運動時，重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關，而跟物體運動的路徑無關。
[試題案例]
[例1] 如圖所示，A點距地面高為h，B點在地面上，一物體沿兩條不同的路徑ACB和ADB由A點運動到B點，則( )
A.沿路徑ACB重力做的功多一些
B.沿路徑ADB重力做的功多一些
C.沿路徑ACB和路徑ADB重力做的功一樣多
D.無法判斷沿哪條路徑重力做的功多一些
[針對訓練1] 沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面將同一物體分別從底端拉到頂端，下列說法正確的是( )
A.沿坡度小的斜面運動時物體克服重力做功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多
C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多
D.不管沿怎樣的斜面運動，物體克服重力做功相同，物體增加的重力勢能也相同
核心要點二 重力勢能的理解及計算
[問題探究]
1.如圖所示，打夯時，夯錘被高高舉起，然后砸向地面，設夯錘質量為m，重力加速度大小為g。
(1)選擇地面為參考平面，夯錘在地面上的重力勢能是多少？夯錘從地面被舉高h后重力勢能是多少？
(2)選擇離地面高度h處為參考平面，夯錘在地面上的重力勢能是多少？夯錘在h高處重力勢能是多少？
答案 (1)0 mgh (2)－mgh 0
2.如圖所示，幼兒園小朋友們正在玩滑梯：
(1)小朋友從最高點滑落到地面的過程中重力做正功還是負功？重力勢能是增加還是減少？
(2)小朋友從地面爬上滑梯最高點的過程中重力做正功還是負功？重力勢能是增加還是減少？
答案 (1)小朋友沿滑梯滑下的過程中重力做正功，重力勢能減少。
(2)小朋友從地面爬上滑梯最高點的過程中重力做負功，重力勢能增加。
[探究歸納]
1.重力勢能的“四性”
2.重力做功與重力勢能變化的關系
(1)重力對物體所做的功，等于物體重力勢能變化量的負值，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。
(2)當物體從高處運動到低處時，重力做正功，重力勢能減少，即WG＞0，ΔEp<0。重力對物體做多少正功，物體的重力勢能就減少多少。
(3)當物體由低處運動到高處時，重力做負功，重力勢能增加，即WG＜0，ΔEp>0。重力對物體做多少負功，物體的重力勢能就增加多少。
方法總結 重力勢能的三種求解方法
(1)根據重力勢能的定義求解：選取零勢能參考平面，由Ep＝mgh可求質量為m的物體在離零勢能參考平面h高度處的重力勢能。
(2)由重力做功與重力勢能變化的關系求解
由WG＝Ep1－Ep2知Ep2＝Ep1－WG或Ep1＝WG＋Ep2。
(3)由等效法求重力勢能：重力勢能的變化與運動過程無關，只與初、末狀態有關。ΔEp＝mgΔh＝Ep2－Ep1。
核心要點三 對彈性勢能的理解
[問題探究]
如圖所示，滑塊以初速度v沖向固定在豎直墻壁的彈簧，并將彈簧壓縮。在彈簧壓縮的過程中，分析彈簧彈力做功情況及彈性勢能的變化。
在彈簧恢復形變，從最大壓縮量向原長恢復的過程中，分析彈簧彈力做功情況及彈性勢能的變化。
[探究歸納]
1.對彈性勢能的理解
(1)系統性：彈性勢能是發生彈性形變的物體上所有質點因相對位置改變和發生彈力作用而具有的能量，因此彈性勢能具有系統性。
(2)相對性：彈性勢能的大小與選定的零勢能位置有關，對于彈簧，一般規定彈簧處于原長為其零勢能的位置。
2.彈性勢能與彈力做功的關系
(1)彈力做正功時，彈性勢能減小。
(2)彈力做負功時，彈性勢能增大。
(3)彈力做功與彈性勢能變化的關系為W彈＝－ΔEp。
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