高中物理 7.4《重力势能》同步课件.ppt

4重力势能 1 认识重力做功与路径无关的特点 2 理解重力势能的概念 会用重力势能的表达式进行计算 3 理解重力做功与重力势能变化的关系 4 知道重力势能具有相对性 知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的 一 重力做的功 特点 只跟物体运动的和的位置有关 而跟物体运动的无关 物体下降时重力做功 物体被举高时重力做功 表达式 wg mg h1 h2 其中h1 h2分别表示物体起点和终点的高度 起点 终点 路径 正 负 mgh 二 重力势能1 定义 物体由于而具有的能量叫做重力势能 2 大小 物体的重力势能等于它所受与所处的乘积 表达式为ep 3 单位 在国际单位制中重力势能的单位是 与功的单位相同 被举高 重力 高度 mgh 焦耳 4 重力做功与重力势能变化的关系表达式 1 当物体由高处运动到低处时 重力做功 重力势能 即wg 0 ep1 ep2 重力势能减少的数量重力所做的功 2 当物体由低处运动到高处时 重力做功 或者说 重力势能 即wg 0 ep1 ep2 重力势能增加的数量物体克服重力所做的功 wg ep1 ep2 mgh1 mgh2 正 减少 等于 物体克服重力做功 增加 等于 负 三 重力势能的性质 相对性重力势能总是相对选定的而言的 该平面常被称为零势能面 标矢性重力势能为 其正负表示重力势能的大小 物体在参考平面上方时 重力势能为值 在参考平面下方时 重力势能为值 系统性重力势能是与所组成的系统共有的 参考平面 标量 正 负 地球 物体 温馨提示 1 在参考平面上的所有物体的重力势能均为零 2 重力势能的正负表示大小 不表示方向 一 对重力势能的进一步理解 相对性因为ep mgh 高度h的相对性决定了重力势能具有相对性 例如计算放在桌子上的物体具有多大的重力势能时 可能有不同的结果 如图7 4 1所示 若选择桌面为参考平面 物体的重力势能为0 选择地面为参考平面 物体的重力势能为正值 选择桌面上方的某一高度为参考平面 物体的重力势能为负值 图7 4 1 系统性重力是地球与物体相互吸引而产生的 如果没有地球对物体的吸引 就不会有重力 也不存在重力势能 所以重力势能是这个系统共同具有的 平时所说的 物体 的重力势能只是一种简化的说法 重力势能是标量 1 物体的重力势能为负值表示物体的重力势能比在参考平面上时具有的重力势能要少 这跟用正负表示温度高低是相似的 2 对于同一物体 在参考平面已选定的情况下 重力势能的正值一定大于负值 即重力势能的正负直接表示大小 不表示方向 二 重力做功与重力势能的比较 特别提醒 1 重力做功是重力势能变化的原因 重力做的功与重力势能的变化量为等值关系 两者均与参考平面的选择无关 2 重力势能的变化只取决于物体的重力做功的情况 与物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关 教材资料分析说一说 教材p65 点拨不能 因为从概念建立的逻辑上讲 是因为认识了重力做功与路径无关后 才能引入重力势能的概念 如果重力对物体所做的功与路径有关 那么在同一高度处 物体的重力势能不一定相同 所以此时不能把mgh叫做物体的重力势能 典例1 如图7 4 2所示 质量相同的两物体处于同一高度 a沿固定在地面上的光滑斜面下滑 b自由下落 最后到达同一水平面 则 a 重力对两物体做功相同b 重力的平均功率相同c 到达底端时重力的瞬时功率pa pbd 到达底端时两物体的速度相同 重力做功的特点 图7 4 2 变式1 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重力做功多b 沿坡度大 粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多c 沿坡度小 粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多d 不管沿怎样的斜面运动 物体克服重力做功相同 解析重力做功与物体的运动路径无关 只与初末状态高度差有关 不论是光滑路径还是粗糙路径 也不论是直线运动还是曲线运动 高度差相同 克服重力做功就相同 d对 答案d 典例2 如图7 4 3所示 在离地面高为h的地方 将质量为m的小球以某一初速度竖直向上抛出 上升的最大高度为h 取抛出位置所在的平面为参考平面 则 1 小球在最高点和落地处的重力势能各是多少 2 小球从抛出至落地的过程中 重力对小球做的功和重力势能的变化量各是多少 重力做功与重力势能变化的关系 图7 4 3 解析小球上升的最高点距参考平面的距离为h 所以在最高点具有的重力势能为ep1 mgh 落地时小球在参考平面下方h处 所以落地时小球具有的重力势能为ep2 mgh 由于重力做功与路径无关 小球从抛出到落地的过程中重力做功wg mgh 再由公式wg ep得这一过程中小球重力势能变化量 ep mgh 负号表示重力势能减少 答案 1 mgh mgh 2 mgh mgh 借题发挥重力势能变化的原因是因为重力做了功 重力做多少功 物体的重力势能就改变多少 二者间的数值关系式为 ep wg 变式2 如图7 4 4所示运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程 将人和伞看成一个系统 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 系统受到的合外力始终向下c 加速下降时 重力做功大于系统重力势能的减小量d 任意相等的时间内重力做的功相等 图7