重力势能PPT演示课件

.,1,7.4 重力势能,.,2,水电站,（1）水力发电站为什么要修很高的大坝？,（2）打桩机的重锤为什么能把木桩打进水泥地里?,（3）在你的头顶上方，用细绳悬挂一个7.5Kg的铅球，你的感觉有何不同？,从能的角度来思考，以上事例说明什么问题？,.,3,重力势能：,物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。,因此，认识这种势能，不能脱离对重力做功的研究。,.,4,用自己的课本做如下试验,1、与高度有关 2、与质量有关,1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉 ,2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉 ,探究得到的结论：,5,.,5,一、影响重力势能的因素：,结论：物体的质量越大，高度越高，重力势能就越大。,.,6,物体竖直下落,WG=mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2,一.重力做功,质量为m的物体从离地面高h1的A处竖直向下运动到离地面高h2的B处，求重力做了多少功？,.,7,物体沿斜线运动 从 A 到 B,A,B,h,L,WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2,思考：如果斜面是粗糙的，对重力做的功有没影响？,.,8,A,B,还记得极限法吗？,物体沿曲线运动 从 A 到 B,.,9,WG=mgh =mgh1mgh2,质量为m的物体从A处沿不同路径运动到B处：,结论：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。,.,10,课堂练习,1、一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:(1)小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功?(2)重力势能如何变化，变化多少？(g= 10m/s2),J,J,.,11,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。,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。,WG=mgh =mgh1mgh2,我们如何理解这句话,看起来，物体所受的重力 mg与它所处位置的高度h 的乘积“mgh”，是一个具有特殊意义的物理量。,重力做功的特点,.,12,1.定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处位置高度的乘积。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.重力势能的变化量:5.重力做功与重力势能的关系:,Ep=mgh,EP=EP2-EP1,WG=mgh1mgh2 = Ep1 - Ep2,WG0,Ep减少, Ep2 Ep1; Ep0,重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加,.,14,2一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点，则下列说法中正确的是：（ ） A沿AB面下滑时重力做功多B沿两个面下滑时重力做的功相同C沿AB面下滑时重力势能减少得多一些 D沿两个面下滑时减少的重力势能相同,BD,说明：重力做功只与初末位置的高度有关，与路径和其它力做功无关。,高度具有相对性，所以重力势能也具有相对性,2m算高吗?,讨论：住在10楼处的人向外跳，却没有受伤，为什么？,计算重力势能之前需要:,理解：1、参考平面的选取是任意的 .,3、在参考面上方：物体的高度是正值h0， 重力势能也是正值EP0；,四、重力势能的相对性,2、一般以地面或题目中的最低点所在平面作为参考平面。,先选定参考平面(零势能面）,注意：只有同一参考系，两重力势能的数值才能比较.同一物体处在高处,势能大，如果h1h2,则：EP1EP2,在参考面下方： 物体的高度是负值h0， 重力势能也是负值EP-2,所以：EP1EP2,因为20-5,所以：EP2EP3EP1,不对；重力势能的零值只是一个相对值。地球上有质量的物体凭借其位置都具有重力势能。,.,18,重力势能跟重力做功相关，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。,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,注意：平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。,所以：重力势能是地球与物体所组成的这个 “系统”共有的，而不是地球上的物体单独具有的。,3、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,对确定的过程，WG和EP是过程量，与参考面的选择无关,重力势能具有相对性，重力势能的变化量具有绝对性。,.,20,思考1：若重力做功与路径有关，还能把mgh叫做重力势能吗？,思考2：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，势能只与质量和位置有关，与路径无关，而摩擦力做功与路径有关。所以不存在摩擦力势能,不能，做功过程是能量转化的过程，重力做功若与路径有关，不同路径，重力做功不同，再用mgh表示重力势能，则说明重力势能也与路径有关。与重力势能只与质量和位置有关的特点相矛盾。,小 结,一、重力做功的特点：重力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。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： WG=mgh1mgh2 =EP1 EP2 重力做正功时，重力势能减少 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。指系统所有的。,Ep=mgh,WG=mgh =mgh1mgh2,是标量，状态量。单位：J,.,22,1、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、相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题C、在同一高度将物体以初速度V0向不同方向抛出，落地时减少的重力势能都相等D、放在地面的物体，它的重力势能一定等于零,BC,.,23,A、某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一的。B、重力势能为零的物体，不可能对别的物体做功C、物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变。D、只要重力做功，重力势能一定变化。,D,注意：求重力势能的大小，应先确定参考面。只有确定参考面，重力势能大小才得以确定。,2、关于重力势能，以下说法正确的是：（ ）,.,24,3、运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看出一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是：（ ）,A、阻力对系统始终做负功。B、系统受到合外力始终向下。C、重力做功使系统的重力势能增加。D、任意相等的时间内重力做的功相等。,A,.,25,4、要将一个质量为m、边长为的匀质正立方体翻倒，推力对它做功最少为( ),解析：立方体 原来重心：,末位置的重心：,重心升高了：,D,.,26,例1：在光滑桌面上有一根均匀柔软质量为m、长为l 的绳，其绳长的1/4悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过程中，重力对绳子做的功为多少？绳子重力势能变化如何？(桌面离地高度大于l ),铁链重心末位置：,铁链重心初位置：,以桌面为零势能参考平面：,.,27,思考：不考虑空气阻力的情况下， 下列说法正确吗？,2、物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。,3、物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量可能不是1J。,1、物体运动，重力做的功是 -1J，但物体重力势能的增加量不是1J。,.,28,例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，求：（1）起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？（2）物体克服重力做功为多少？（3）物体的重力势能变化了多少？,mg-F=ma,F=mg-ma=5103N,WF=Fh=5104J,WG=-mgh=-1104J,EP=-WG=1104J,.,29,例3、杆中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m、m的小球a和b,当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化？变化了多少？,以杆初位置所在的水平面为零势能面：,水平初位置：EPa=EPb=0; 系统：EP总=0,竖直末位置：EPa=-2mgL; EPb=mgL系统：EP总= EPa+EPb =-2mgL+mgL=-mgL,EP总= EP总- EP总= -mgL,系统重力势能减少。,.,30,例4：长为L的轻绳一端固定在天花板上，另一端系一质量为M的小球，把小球从如图位置由静止释放，求轻绳摆到竖直方向时，重力对小球做的功？,.,31,例5：如图，质量为m的物体置于水平地面上，其上表面竖直立着一根轻弹簧，弹簧原长为L0，劲度系数为k，下端与物体相连接，现将弹簧上端缓缓竖直向上提起一段距离L，使物体离开地面，这时物体重力势能增加了多少？,.,32,6.一质量为m、边长为A的长方体物块与地面间的动摩擦因数为=0.1.为使它水平移动距离A，可以用将它翻倒或向前缓慢平推两种方法，则下列说法中正的是（）A.将它翻倒比平推前进做功少B.将它翻倒比平推前进做功多C.两种情况做功一样多D.两种情况做功多少无法比较,B,解析:通过重心的变化求取重力势能的变化量，进而求得外力克服重力所做的功。,使物块水平移动距离a，需将它翻倒一次，需克服重力做功，使其重心位置由离地 增加到 ，,所以：至少需做功：,而缓慢平推需做功：,.,33,讨论与交流： 某城市内部有两条河流，甲河水流落差最大的位置A海拔高度是1000米，最大落差为20米，乙河水流落差最大的位置B海拔高度为200米，最大落差为50米，问： （1）位置A和位置B谁比较高？ （2）现在该城市要建造一座水电站，哪个位置更合适？,.,34,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,.,35,1、用定滑轮从井中向上提水，已知一桶水的重量为200N，以地面为参考平面，1）当水桶在井下5m 深处时，水的重力势能为多少？2）将水桶提到离地面0.8m高处时，水的重力势能为多少？3）在这个过程中，水的重力对水做的功为多少？,练习,.,36,3、一质量m2kg的物体，沿光滑斜面滑 下位移s=2m，斜面倾角为300。求：物体下滑过程中，重力对物体所做的功？以地面为参考平面，物体初始位置时的重 力势能是多少？3)以斜面的顶点所在平面为参考平面，物体 末位置时的重力势能是多少？物体的重力 势能变化了多少？,.,37,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,.,38,54 重力势能 问题与练习参考解答,.,39,1.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mgh，与斜面倾角无关。,.,40,2.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