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(共30张PPT)
第八章 机械能守恒定律
第二节 重力势能
雪 崩
当山坡积雪内部的内聚力抗拒不了它所受到的重力拉引时，便向下滑动，引起大量雪体崩塌的自然现象叫雪崩。
雪崩对登山者、当地居民和旅游者是一种很严重的威胁。
分析：雪崩破坏力大的原因是什么？
这是因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。
而当它从所处的的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。
初中我们已经定性地学习了重力势能，物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。
这一节我们来进一步定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？
情景1：物体竖直下落（ A 到 B）
A
h
B
h1
h2
WG=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
A
C
h
θ
L
h1
h2
WG=mgLcos θ
=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
情景2：物体沿斜线运动（ A 到 C）
一、重力做的功
情景3：物体沿曲线运动 （ A 到 C）
A
△h 1
θ
l
Δh1
Δh2
Δh3
A
C
h
h1
h2
一、重力做的功
三种情形重力做的功均为
WG＝mgh=mgh1－mgh2
结论：物体运动时，重力对它做的功只与初末位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关。
可见,物体所受的重力 mg与它所处的位置的高度h的乘积 mgh 一定具有特殊的意义。
一、重力做的功
1.概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
2.国际单位：焦耳(J) 1kg·m/s2·m=1N·m=1J
Ep=mgh
h → 相对于规定参考平面（零势能面）的高度。
3.重力势能是标量，但有正负，且正负表示大小。
（1）若物体在参考面，h=0，故Ep=0
（2）若物体在参考面上方，则h＞0为正值，Ep也是正值；
（3）若物体在参考面下方，则h＜0为负值，Ep也是负值；
二、重力势能
1.概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
2.国际单位：焦耳(J) 1kg·m/s2·m=1N·m=1J
Ep=mgh
4.理解：（1）相对性：重力势能的大小是相对的，与参考平面的选取有关。
h → 相对于规定参考平面（零势能面）的高度。
（2）绝对性：物体从一个位置到另一个位置的过程中，重力势能的变化量是绝对的，与参考平面的选取无关。
（3）系统性：重力势能是地球和物体组成的系统所共有的能量。
3.重力势能是标量，状态量。
——比较重力势能大小时，需带上正负号比较。
二、重力势能
物体重力势能与重力做功密切相关，而重力是地球与物体间的相互作用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，重力势能是物体与地球所组成的“系统”所共有的。平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。
物体说：重力势能是我自己的！
地球说：朋友这是咱们俩的！
WG＝EP初－EP末 = －△Ep
1.当物体由高处向低处运动时：重力做正功，即WG＞０，EP初＞EP末 重力势能减小，且减少的重力势能等于重力做的正功。
2.当物体由低处向高处运动时：重力做负功，即WG＜０，EP初＜EP末 重力势能增大,且增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。
重力做功对应着重力势能的变化
WG＝mgh=mgh1－mgh2
5、重力做功和重力势能变化的关系
1.重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的竖直高度差有关
2.地球上的物体具有的与它高度有关的能量。
3.重力做功与重力势能变化的关系：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。关系式：WG = EP初 - EP末
4.重力势能是相对的,正负表示大小,重力势能的变化是绝对的。
5.重力势能是地球与物体组成“系统”所共有的。
重力势能
小结
【典例1】（多选）关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正
确的是（ ）
A.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；
B.物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；
C.地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；
D.重力做功的多少与参考平面的选取无关。
典例分析
【正确答案】ABD
两个相同体积的小球，一个质量为m，一个质量为2m,处于地球上方相同高度，两物体的重力势能谁大？
典例分析
势能也叫做位能，与相互作用物体的相对位置有关，重力势能由地球和地球上物体相对位置决定，生活中还有哪些形式的能？
压缩的弹簧
弯曲的撑杆
发生弹性形变的物体各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能（elastic potential energe)。
三、弹性势能
F
l
思考：弹簧在拉力F的作用下移动了l (在弹性限度内），求弹力做的功。
可见弹簧的弹性势能表达式为：
l为弹簧的形变量
k为弹簧的劲度系数
2、弹力做功
WF弹＝EP1－EP2＝ -△ EP
弹力做的功
初态的弹性势能
末态的弹性势能
关系式：
关系：弹力做功是弹性势能变化的量度。
3、弹簧的弹性势能与弹力做功的关系
三、弹性势能
弹力做正功，弹性势能减小；
弹力做负功，弹性势能增加。
弹性势能的变化
弹力做功
类比思想
3、弹簧的弹性势能与弹力做功的关系
三、弹性势能
1.弹性势能:发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能。
3.弹簧的弹性势能的表达式：
2.弹簧的弹性势能与弹力做功的关系：
WF弹＝EP1－EP2＝ -△ EP
弹性势能
小结
【例1】（多选）关于弹性势能，下列说法中正确的是( )
A.任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能
B.任何具有弹性势能的物体，都一定发生了弹性形变
C.物体只要发生形变就一定有弹性势能
D.弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关
【正确答案】AB
小试牛刀
【例2】（2021·江苏淮安市·高一月考）如图所示，将弹簧拉力器用力拉开的过程中弹簧的弹力做功、弹簧的弹力和弹性势能的变化情况是（　　）
A．弹力做正功，弹力变大，弹性势能变小
B．弹力做正功，弹力变小，弹性势能变大
C．弹力做负功，弹力和弹性势能都变大
D．弹力做负功，弹力和弹性势能都变小
【正确答案】C
小试牛刀
【例3】（2021·江苏扬州市·扬州中学高一月考）一根弹簧的弹力﹣位移图线如图所示，那么弹簧由伸长量8cm变到伸长量4cm的过程中（　　）
A．弹力所做的功是 3.6J，弹性势能减少了3.6J
B．弹力所做的功是 1.8J，弹性势能减少了1.8J
C．弹力所做的功是﹣3.6J，弹性势能增加了3.6J
D．弹力所做的功是﹣1.8J，弹性势能增加了1.8J
【正确答案】B
小试牛刀
【例4】（2021·全国高一课时练习）如图所示，长为l、质量为m的一条质量分布均匀的细铁链放在水平地面上，从提起铁链一端直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做的功为多少？
小试牛刀
小试牛刀
【正确答案】B
小试牛刀
【例7】（2021·江苏扬州市·扬州中学高一月考）如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（　　）
A．重力做正功，弹力不做功
B．重力做正功，弹力做负功，弹性势能增加
C．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，
重力和弹力都做正功
D．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功
【正确答案】B
小试牛刀

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