高中物理 第七章 4《重力势能》同步课件.ppt

4 重力势能 1 重力做的功 路径 mgh1 mgh2 负 正 1 特点 物体运动时 重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关 而跟物体运动的 无关 2 表达式 wg 其中h1 h2分别表示物体的起点和终点的高度 或写成w mgh h为物体始末位置的高度差 3 重力做功的正负 物体被举高时 重力做 功 物体下降时 重力做 功 重力 高度 mgh 焦耳 j ep1 ep2 2 重力势能 1 定义 物体由于高度而具有的能量叫重力势能 它等于物体所受 与所处 的乘积 2 表达式 ep h为物体所处的高度 单位和功的单位相同 都是 符号为 3 与重力做功的关系 wg 3 重力势能的特点 1 相对性 物体的重力势能总是相对于参考平面而言 在参考平面 上重力势能为零 改变 正 负 地球 参考平面不同 物体的重力势能不同 一般选地面为参考平面 重力势能的差值不随参考平面的不同而 参考平面上方的物体的重力势能为 值 下方为 值 2 势能是系统所共有的 重力势能为物体与 所组成的系统共有的 4 关于重力势能 下列说法中正确的是 d a 物体的位置一旦确定 它的重力势能的大小也随之确定b 物体与零势能面的距离越大 它的重力势能也越大c 一个物体的重力势能从 5j变化到 3j 重力势能减少了d 重力势能的减少量等于重力对物体所做的功解析 物体的重力势能的大小跟零势能面的选取有关 当物体在零势能面上方时 重力势能为正值 当物体在零势能面下方时 重力势能为负值 知识点 重力势能 1 如图7 4 1甲所示 高处有一块巨大的石头摇摇欲坠 在它的下面你可能会感到胆怯 这是因为 当它下落时会 可能对你造成伤害 物体由于位于高处而具有的能叫做 被举高的物体具有势能 对外做功 重力势能 甲 乙 丙 图7 4 12 设想你要从某座高楼的第17层下到第8层 你可以乘电梯下 也可以沿楼梯走下 如图乙所示 两种方式下楼 重 力对你做的功 填 相等 或 不相等 相等 3 物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的 这个水平面叫做 在如图丙所示的情景中 若以井中水面为参考平面 则地面上物体的重力势能为 井底物体的重力势能为 填 正值 或 负值 参考平面 正值 负值 1 重力做的功 1 重力的功与路径无关 只与它的起点和终点的位置有关 2 计算式 wg mgh1 mgh2 2 重力势能的理解 1 表达式 ep mgh 即物体的重力势能等于它所受重力 的大小与所处高度的乘积 2 单位 焦耳 简称焦 符号为j 3 重力势能的 四性 系统性 重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有 的能量 不是地球上的物体独有的 相对性 重力势能ep mgh与参考平面的选择有关 式中的h是物体的重心到参考平面的高度 重力势能是标量 只有大小而无方向 但有正负之分 当物体在参考平面之上时 重力势能为正值 当物体在参考平面之下时 重力势能为负值 参考平面选择的任意性 视处理问题的方便而定 一般可选择地面或物体运动时所达到的最低点为零势能点 重力势能变化的绝对性 物体从一个位置到另一个位置的过程中 重力势能的变化与参考平面的选取无关 它的变化是绝对的 3 重力做功与重力势能变化的关系 重力对物体所做的功 等于物体重力势能变化量的负值 即wg ep 1 重力对物体做多少正功 物体的重力势能就减少多少 2 重力对物体做多少负功 物体的重力势能就增加多少 例题 双选 大型拱桥的拱高为h 弧长为l 如图7 4 2所示 质量为m的汽车在以不变的速率v由a点运动到b 点的过程中 以下说法正确的是 图7 4 2a 汽车的重力势能不变 重力始终不做功b 汽车的重力势能的增量为零 重力做的总功等于零 c 汽车的重力势能先增加后减少 总的变化量为零 重 力先做正功 后做负功 总功为零 d 汽车的重力势能先增加后减少 上坡时重力做负功 下坡时做正功 总功为零 解析 汽车由a到b的过程中 高度先增大后减小 故重力先做负功后做正功 重力势能先增加后减少 汽车最终回到原来的高度 初末位置高度差为零 故重力做功为零 重力势能的变化量为零 答案 bd 触类旁通 1 小球从o点沿曲线滑至c点 滑行路程为l 如图7 4 3所示 图中各点对应的高度分别为ho 0 ha hb和hc 则重力对小球做的功为 c a mghac mghc b mghbd mgl 图7 4 3解析 小球在重力方向的有效位移为ho hc hc 因此重力做功为 mghc 2 如图7 4 4所示 桌面高为h 质量为m的小球从离桌面高h处自由落下 不计空气阻力 假设桌面处的重力势能 a 为零 则小球落到地面前瞬间的重力势能为 图7 4 4a mghb mg h h c mghd mg h h 3 质量为3kg的物体放在高4m的平台上 取g 10m s2 求 1 物体相对于平台表面的重力势能是多少 2 物体相对于地面的重力势能是多少 3 物体从平台落到地面上 重力势能变化了多少 重力做 的功是多少 解 1 相对于平台表面h 0 故ep mgh 0 2 相对于地面 物体的重力势能为ep mgh