《重力势能》机械能守恒定律PPT优质课件

《重力势能》机械能守恒定律PPT优质课件

第一部分内容：核心素养目标

理解重力势能的概念，知道重力做功与重力势能变化的关系、重力势能的相对性，定性了解弹性势能。

经历重力势能概念的建立过程，了解“势”的含义，理解重力势能的定义及表达式，会用表达式进行计算。

科学态度与责任

了解实际生活中的重力做功现象，通过对比形成严肃认真的科学态度。

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重力势能PPT，第二部分内容：课前学习

知识点一　重力做的功

设想你要从某座高楼的第17层下到第8层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下。两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？

1.做功表达式：WG＝mgh＝mgh1－mgh2，式中h指初位置与末位置的_________；h1、h2分别指__________、___________的高度。

2.做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的_______和_______的位置有关，而跟物体运动的_______无关。

3.做功的正负：物体下降时重力做_____功；物体被举高时重力做_____功。

[思考判断]

(1)物体只要运动，其重力一定做功。(     )

(2)物体向高处运动时，重力一定做负功。(      )

(3)质量越大，重力做功越多。(   )

(4)物体的高度只要发生变化，其重力一定做功。()

(5)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程。(    )

知识点二　重力势能

1.定义：我们把________叫作物体的重力势能，常用Ep表示。

2.表达式：Ep＝________。

3.单位：在国际单位制中是_________，符号为____。1 J＝1 kg·m·s－2·m＝1 N·m。

4.重力做功与重力势能变化的关系

(1)表达式：WG＝___________＝－ΔEp。

(2)两种情况

①当物体从高处运动到低处时，重力做_________，重力势能_________，即WG＞0，Ep1＞Ep2。

②当物体由低处运动到高处时，重力做______，重力势能______，即WG＜0，Ep1＜Ep2。

重力做负功也可以说成物体__________________。

知识点三　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，这个__________叫作参考平面。在参考平面上，物体的重力势能取为_______。

2.重力势能的相对性

选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是________的。

对选定的参考平面，上方物体的重力势能是______值，下方物体的重力势能是_____值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能_______。

[思考判断]

(1)物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定。(     )

(2)物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大。(    )

(3)一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了。(    )

(4)在地面上的物体具有的重力势能一定等于零。(    )

(5)只要重力做功，重力势能一定变化。(    )

(6)物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变。(    )

参考平面的选择是任意的，选取原则是为了研究问题方便；研究地面上的物体一般取地面为参考平面。

对一个确定的过程，重力做的功WG和重力势能变化ΔEp与参考平面的选择无关。

知识点四　弹性势能

[观图助学]

撑竿跳高运动员可以借助手中弯曲的竿跳得很高，拉开的弓可以把箭射出，压缩的弹簧可以把小球弹出很远……这些现象说明什么？它们存在哪些共同的地方？

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________，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0。弹簧被________或被________时，就具有了弹性势能。

3.弹性势能的产生及影响因素

[思考判断]

(1)弹性势能与弹簧的弹性形变量和劲度系数有关。(     )

(2)不同弹簧发生相同的形变量时弹力做功相同。(     )

(3)弹簧被压缩时，弹性势能为负；弹簧被拉伸时，弹性势能为正。(    )

(4)弹力做正功，弹性势能就增大；弹力做负功，弹性势能就减小。(    )

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重力势能PPT，第三部分内容：核心探究

核心要点一　对重力做功的理解

[问题探究]　

质量相同的三个小球A、B、C，从同一高度下落，A做自由落体运动，B沿光滑曲面下滑，C沿粗糙斜面下滑，最终都落到地面上。

(1)分析小球在下落过程中的受力情况；

(2)下落过程中重力对三球做的功相同吗？

(3)在推导重力做功的公式时，利用了哪种物理思想？

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、摩擦力三个力的作用。

(2)重力做功相同。

(3)分割与求和的极限思想。

[探究归纳]　

1.重力做功大小只与重力和物体高度变化有关，与受其他力及运动状态均无关。

2.物体下降时重力做正功，物体上升时重力做负功。

3.物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。

[试题案例]

[例1] 如图所示，A点距地面高为h，B点在地面上，一物体沿两条不同的路径ACB和ADB由A点运动到B点，则(　　)

A.沿路径ACB重力做的功多一些

B.沿路径ADB重力做的功多一些

C.沿路径ACB和路径ADB重力做的功一样多

D.无法判断沿哪条路径重力做的功多一些

[针对训练1] 沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是(　　)

A.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多

B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多

C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多

D.不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做功相同，物体增加的重力势能也相同

核心要点二　重力势能的理解及计算

[问题探究]

1.如图所示，打夯时，夯锤被高高举起，然后砸向地面，设夯锤质量为m，重力加速度大小为g。

(1)选择地面为参考平面，夯锤在地面上的重力势能是多少？夯锤从地面被举高h后重力势能是多少？

(2)选择离地面高度h处为参考平面，夯锤在地面上的重力势能是多少？夯锤在h高处重力势能是多少？

答案　(1)0　mgh　 (2)－mgh　0

2.如图所示，幼儿园小朋友们正在玩滑梯：

(1)小朋友从最高点滑落到地面的过程中重力做正功还是负功？重力势能是增加还是减少？

(2)小朋友从地面爬上滑梯最高点的过程中重力做正功还是负功？重力势能是增加还是减少？

答案　(1)小朋友沿滑梯滑下的过程中重力做正功，重力势能减少。

(2)小朋友从地面爬上滑梯最高点的过程中重力做负功，重力势能增加。

[探究归纳]

1.重力势能的“四性”

2.重力做功与重力势能变化的关系

(1)重力对物体所做的功，等于物体重力势能变化量的负值，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。

(2)当物体从高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即WG＞0，ΔEp<0。重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减少多少。

(3)当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即WG＜0，ΔEp>0。重力对物体做多少负功，物体的重力势能就增加多少。

方法总结　重力势能的三种求解方法

(1)根据重力势能的定义求解：选取零势能参考平面，由Ep＝mgh可求质量为m的物体在离零势能参考平面h高度处的重力势能。

(2)由重力做功与重力势能变化的关系求解

由WG＝Ep1－Ep2知Ep2＝Ep1－WG或Ep1＝WG＋Ep2。

(3)由等效法求重力势能：重力势能的变化与运动过程无关，只与初、末状态有关。ΔEp＝mgΔh＝Ep2－Ep1。

核心要点三　对弹性势能的理解

[问题探究]　

如图所示，滑块以初速度v冲向固定在竖直墙壁的弹簧，并将弹簧压缩。在弹簧压缩的过程中，分析弹簧弹力做功情况及弹性势能的变化。

在弹簧恢复形变，从最大压缩量向原长恢复的过程中，分析弹簧弹力做功情况及弹性势能的变化。

[探究归纳]　

1.对弹性势能的理解

(1)系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变和发生弹力作用而具有的能量，因此弹性势能具有系统性。

(2)相对性：弹性势能的大小与选定的零势能位置有关，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长为其零势能的位置。

2.弹性势能与弹力做功的关系

(1)弹力做正功时，弹性势能减小。

(2)弹力做负功时，弹性势能增大。

(3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹＝－ΔEp。

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