物理：7.4《重力势能》课件(新人教版必修2).ppt

重力势能 前言 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。 物体竖直下落 从 A 到 B A h B h1 h2 WG=mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2 一.重力做功 物体沿斜线运动 从 A 到 C A C h L h1 h2 WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2 物体沿曲线运动 从 A 到 C h1 h2 h3 A C h A h 1 L W1=mglcos1=mg h 1 W=W1+W2+W3+ W=mg h 1+ mg h 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 二.重力势能 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=1kg m.s-2 .m=1N.m 3.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。 WG = mgh1 - mgh2 = Ep1 - Ep2 14 三、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？ 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 四、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 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。 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) 参考 平面 小球在 A点重 力势势能 小球在 B点重 力势势能 下落过过程 小球重力 做功 下落过过程 小球重力 势势能变变化 桌面 地面 6J 10J -4J 0 10J 10J -10J -10J h1 h2 A B 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=mgh1mgh2 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mgh，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。 v（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。 h1 h2 A B v3.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。 4.答： 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 。 练习题：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 能变化了多少？ 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