物理授课用重力势能.ppt

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1、重力势能,白山市十四中 物理组,复习,物体由于被举高而具有的能叫重力势能。物体的高度发生变化时，重力要做功：物体被举高时，重力做负功；物体下降时，重力做正功。,几个概念,力：物体之间的相互作用。,重力：物体由于地球的吸引而受到 的力,势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的 能量。,一个新的概念重力势能,因此，认识这种势能，不能脱离对重力做功的研究。,WG=mgh=mg(h1h2)=mgh1mgh2,一.重力做功,WG=mgLcos=mgh=mg(h1h2)=mgh1mgh2,物体沿曲线运动 从 A 到 C,W1=mglcos1=mg h 1,W=W1+W2+W3+,W=mg h 1+mg h

2、2+mg h 3+,=mg（h 1+h 2+h 3),=mg h,=mgh1mgh2,重力做功的特点:,重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，与物体运动的路径无关。,WG=mgh1-mgh2,上述分析过程表明：,还表明：功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积mgh2两者之差。即,即：WG=mgh,1.定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。2.单位：国际单位制中，焦耳(J)。1J=1kgm.s-2.m=1N.m3.重力势能是标量，状态量。4.重力势能的变化 EP=mgh2-mgh1,Ep=mgh,可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.,在物理

3、学中，“mgh”是一个有特殊意义的物理量.这个物理量就是表示物体的重力势能。,这是因为mgh这个物理量的特殊意义在于它一 方面与重力做功密切相关，另一方面它随高度的变化而变化恰与势能的基本特征一致。,二.重力势能,计算重力势能之前需要先选定参考平面,在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。,参考平面的选取是任意的.,在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；,势能是状态量、标量+、表示大小,17,三、重力势能的相对性,高度是相对的，所以重力势能也是相对的,高度h是相对于谁的呢？,重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面 参考平面选取不同，重力势能的数值就不同可

4、见，重力势能具有相对性选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力势能的问题，因为在有关的问题中，有确定意义的是重力势能的差值，这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同,WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2,14,四、重力做功与重力势能变化关系,重力做的功等于重力势能的减少量,如果重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力对物体做的功,如果重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力做的功,即 WG=Ep,讨论：重力势能为零的物体是不是就没有重力势能？,重力势能的正负

5、表示大小,对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力势能也是正值；下方物体的高度是负值，重力势能也是负值。重力势能为负，表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。,重力势能：3 J 5 J,必须指出的是，重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。也就是说，倘若没有地球，就谈不上重力。所以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成的这个物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。,重力势能属于物体和地球组成的系统.,五.重力势能的系统性,平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。,当然不能，因为此时这个能量不能表示物体重力做功的实

6、际情况当摩擦力对物体做功时，我们能不能定义有一个摩擦力势能存在呢?为什么?不行，摩擦力做功与路径有关。,例：如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m请按要求填写下表(g=10m/s2),6J,10J,-4J,0,10J,10J,-10J,-10J,选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同,对一个确定的过程，WG和EP与参考面的选择无关,20,小 结,一、重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的高度差有关二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。三、重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于重力势能减少WG=mgh1mgh

7、2 重力做负功时，重力势能增加四、重力势能是相对的，正负表示大小。一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为参考平面。五、势能是系统能。指系统所有。,WG=mgh 高度差,Ep=mgh,课堂训练,1、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量()A.都具有不同的数值 B.都具有相同的数值 C.前者具有相同的数值，后者具有不同的数值 D.前者具有不同的数值，后者具有相同的数值,D,课堂训练,2、起重机以5m/s2的加速度将质量为1t的物体匀减速地沿竖直方向提升高度10m，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化

8、了多少？,由牛顿第二定律 mg-F=ma 代入数据得,重力做功,物体克服重力做功,物体的重力势能增加了,.,F,G,解：,3.一根长为2m,重力为200N的均匀木杆放在水平地面上,现将它的一端从地面提高0.5m,另一端仍搁在地面上,则至少所需做的功为(g取10m/s2):A.400J;B.200J;C.100J;D.50J.,D,4沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上将同一物体拉到顶端，以下说法正确的是()A沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多 B沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C.沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多 D上述几种情况重力做功同样多,

9、D,5将一物体由A移至B，重力做功()A.与运动过程中是否存在阻力有关 B与物体沿直线或曲线运动有关 C.与物体是做加速、减速或匀速运动有关 D与物体发生的位移有关,D,6，关于重力势能的几种理解，正确的是()A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功 B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零 C.在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等 D相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能,D,7、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量()A.都具有不同的数值 B.都具有相同的数值 C.前者具有相同的数值，后者具有不同的数值 D.前者具有不

10、同的数值，后者具有相同的数值,D,8当重力对物体做正功时，物体的()A.重力势能一定减少，动能一定增加 B重力势能一定增加，动能一定减少C重力势能一定减少，动能不一定增加 D重力势能不一定减少，动能也不一定增加,C,课堂练习P13问题与练习1、4、2 课外练习 P13 问题与练习 2、3,54 重力势能 问题与练习参考解答,1.证明：设斜面高度为h，对应于倾角为1、2、3的斜面长分别为l1、l2、l3。由功的公式可知，在倾角为1的斜面，重力与位移的夹角为(/21)，重力所做的功为：WG=mgl1cos(/21)=mgl1sin1=mgh。,同理可证，在倾角为2、3的斜面上，重力所做的功都等于m

11、gh，与斜面倾角无关。,2.答：（1）足球由位置1运动到位置2时，重力所做的功为mgh，足球克服重力所做的功为mgh，足球的重力势能增加mgh。（2）足球由位置2运动到位置3时，重力做的功为mgh，足球的重力势能减少了mgh。,（3）足球由位置1运动到位置3时，重力做功为0，重力势能变化为0。,3.答：（1）见下表,（2）如果下落过程中有空气阻力,表格中的数据不变。说明：本题的意图是使学生认识，重力势能跟0势面的选取有关，而重力势能的变化跟重力的功相对应，与0势面的选取无关。重力做的功只跟物体位置的变化有关，与是否存在其他力无关。,A正确。例如：物体在向上的拉力作用下，如果做匀加速直线运动，这时拉力的功大于重力势能的增加量。如果物体做匀减速直线运动，这时拉力的功小于重力势能的减少量。,B错误。物体匀速上升，拉力的大小等于重力，拉力的功一定等于重力势能的增加量。,C错误。根据WG=EP1-EP2可知，重力做-1J的功，重力势能的增加量为1J。,D错误。重力做功只与起点和终点的位置有关，与路径无关，A、B两点的位置不变，从A点到B点的过程中，无论经过什么路径，重力的功都是相同的。,