7.4重力势能.ppt

第七章 机械能及其守恒定律 7 4重力势能 为什么这么漂亮的雪花有如此大的破坏力 物体由于被举高而具重力势能 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 因此认识势能 不能脱离对重力做功的研究 2 课堂引入 重力做功 类型1 类型2 类型3 WG mg h mgh1 mgh2 WG mglcos mg h mgh1 mgh2 WG mg h1 mg h2 mg h3 mg h mgh1 mgh2 物体竖直下落 物体沿斜线运动 物体沿曲线运动 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 mg h mgh1 mgh2 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 就用这个物理量表示物体的重力势能 重力势能 1 定义 物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积 2 公式 EP mgh 3 重力势能是标量 单位是焦耳 J EPA 2mgh EPA 0 EPA mgh 参考面 参考面 参考面 4 重力势能具有相对性 处在参考面的物体的重力势能为0 参考面上方的物体的重力势能是正数 参考面下方的物体的重力是负数 5 重力势能的系统性 重力势能属于物体和地球组成的系统 WG mgh1 mgh2 EP1 EP2 EP2 EP1 Ep 1 当物体由高处向低处运动时 重力做功 重力势能 2 当物体由低处向高处运动时 重力做功 重力势能 重力做功和重力势能变化的关系 正 减少 负 增加 重力做功是重力势能变化的量度 正 负 减少 增加 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 重力势能增加 14 重力做功与重力势能变化之间的关系 练习 下列关于重力势能的说法 正确的是 A 重力势能的变化只跟物体所处的初末位置有关 与物体实际经过的路径无关B 重力势能的变化 只跟重力做功有关 和其他力做功多少无关C 重力势能是矢量 当重力对物体做正功时 物体的重力势能减少D 重力势能是物体和地球共有的 而不是物体单独具有的 练习 物体在运动过程中 克服重力做功50J 则 A 重力做功为50JB 物体的重力势能一定增加50JC 物体的重力势能一定减少50JD 重力做功为 50J 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 减少10J 减少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 练习课本 问题与练习 第3题 练习 井深8m 井上支架高为2m 在支架上用一根3m长的绳子系住一个重100N的物体 则物体的重力势能是 以地面为参考平面 A 100JB 700JC 100JD 无法确定 练习 质量是50kg的人沿着长L 150m 倾角为30 的坡路走上土丘 重力对他所做的功是多少 他克服重力所做的功是多少 他的重力势能增加了多少 g取10m s2 解析 重力对人做的功为WG mgLcos120 50 10 150 0 5 J 3 75 104J人克服重力所做的功为3 75 104J由WG Ep得 重力势能增加了3 75 104J 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 1 大小 2 重力势能具有相对性 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零势能参考面 三 重力做功与重力势能变化的关系 小结 巩固提高 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 小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功 g 10m s2 图示的两种情况中物体的势能是增大 变小 还是不变 一个盛水袋 某人从侧面推袋壁使它变形 一根自由悬挂的链条 有人将它的中点下拉 使它成两条直线形状 思考 课本 问题与练习 解 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 重力做功 1J的功 物体势能的增加量为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 课本 问题与练习 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 1为的斜面 重力与位移的夹角为 2 1 重力所做的功为 WG mgl1cos 2 1 mgl1sin 1 mgh同理可证 在倾角为的斜面上 重力做功都等于mgh 与斜面倾角无关 课本 问题与练习 解 足球由位置1运动到位置2时 重