高中物理 7.4《重力势能》课件4 新人教必修2.ppt

第七章机械能守恒定律 第四节重力势能 1 理解重力势能的概念 会用重力势能的定义进行计算 2 理解重力势能和重力做功的关系 知道重力做功和路径无关 3 知道重力势能的相对性 我们分别求出质量相同的a b两物体从同一位置沿不同的路径下落相同的竖直距离的过程中 重力做的功 对a wa mgl cos 90 mglsin mgh对b wb mgh 由上面的计算可知两质量相等的物体下落相同的距离的过程中重力做功是相同的 重力对物体做功只跟物体初 末位置的高度有关 跟物体的运动路径无关 物体沿闭合的路径运动一周 重力做功为零 其实恒力做功都具有这一特点 重力势能是相对的 它随参考点的选择不同而不同 要说明物体具有多少重力势能 首先要指明参考点 即零点 ep mgh h就是一个相对量 重力势能是标量 它没有方向 但是重力势能有正 负 此处正 负不是表示方向 而是表示比零点的能量状态是高还是低 势能大于零表示比零点的能量状态高 势能小于零表示比零点的能量状态低 零点的选择不同虽对势能值表述不同 但对物理过程没有影响 即势能是相对的 势能的变化是绝对的 势能的变化与零点的选择无关 2 重力做功与重力势能重力做正功 物体下降 重力势能减小 重力做负功 物体上升 重力势能增大 重力做功与路径无关 由物体所受的重力和物体的初 末位置所在水平面的高度差决定 所以 重力做功等于重力势能增量的负值 即mgh ep mgh2 mgh1 当质量为m的物体分别处于a b c点时 它的重力势能是多少 a c两点的重力势能的差是多少 在a b两位置时重力势能的差是多少 在b c两位置时重力势能的差是多少 设b所在位置为地面 a在地面上高h1处 c处于地面下h2处 各点间的重力势能差分别为 epac epa epc mgh1 mgh2 mg h1 h2 epab epa epb mgh1 0 mgh1 epbc epb epc 0 mgh2 mgh2 2 若选取物体在c点的重力势能为零则epa mg h1 h2 epb mgh2epc 0 epac epa epc mg h1 h2 0 mg h1 h2 epab epa epb mg h1 h2 mgh2 mgh1 epbc epb epc mgh2 0 mgh2 3 若选定a为重力势能为零的位置则epa 0epb mgh1epc mg h1 h2 epac epa epc 0 mg h1 h2 mg h1 h2 epab epa epb 0 mgh1 mgh1 epbc epb epc mgh1 mg h1 h2 mgh2 可见 物体所具有的重力势能的大小要视确定的零势能位置而定 即物体的重力势能具有相对性 是相对于重力势能的零位置而定的 物体位于零势能面以上时 重力势能为正 反之为负 而某两点间重力势能的差是绝对的 只取决于这两点间的高度差 与零势面的选取无关 4 为什么重力势能是属于物体与地球共有的能量 有的同学说 重力势能mgh是作用在物体上的重力所做的功 计算时研究对象是物体 重力势能只能归物体所有 这种看法是错误的 因为重力势能的改变是由重力做功来确定的 而重力是地球和物体之间的相互作用力 重力做功涉及的是重力这种相互作用力以及地球和物体的相对位置 所以 严格说来 重力势能是地球和物体共有的 而不是物体单独具有的 重力势能是属于地球和物体所组成的这个系统的 通常所说的物体具有多少重力势能 只能理解为一种简略的说法 1 以桌面为零势能参考平面 计算物体具有的重力势能 并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少 2 以地面为零势能参考平面 计算物体具有的重力势能 并计算物体由支架 下落到地面过程中重力势能减少多少 3 以上计算结果说明什么 1 一个质量为0 5kg的小球 从高5m处自由下落 着地后反弹起1m 取地面为参考平面 并取g 10m s2 则 a 初 末位置物体的重力势能分别为25j和 5jb 在下落和反弹上升过程中重力做功分别为25j和5jc 由初位置到末位置重力做功20jd 重力做的功等于末位置重力势能减初位置的重力势能 2 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