甘肃省金昌市第一中学高一物理《7.4重力势能》课件.ppt

教学目标 1 理解重力势能的概念 会用重力势能的定义进行计算 2 理解重力势能的变化和重力做功的关系 知道重力做功与路径无关 3 知道重力势能的相对性 蓬松的白雪 给人以恬静 美丽的感觉 然而雪崩爆发时 以排山倒海之势 推毁沿途一切 给人类 自然界带来灾难 引入 雪崩 2002年 月 日上午 俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩 造成至少 人失踪 美国内华达州亚利桑那陨石坑 这个陨石坑是5万年前 一颗直径约为30 50米的铁质流星撞击地面的结果 这颗流星重约50万千克 速度达到20千米 秒 爆炸力相当于2000万千克tnt 超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍 爆炸在地面上产生了一个直径约1245米 平均深度达180米的大坑 据说 坑中可以安放下20个足球场 四周的看台则能容纳200多万观众 物体一旦处在一定高度时 就具有了一定的能量 而当它从所处的的高处落下时 这些能量就会以做功的方式释放出来在初中我们已经学过 物体由于被举高而具有的能量叫重力势能 那么重力势能的大小与什么有关 又如何定量表示呢 本节课我们就来学习这个问题 一 重力做的功 设一个物体质量为m 请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功 分析 第一种情况 重力做的功 wg mgh mgh1 mgh2 分析 第二种情况 重力做的功 wg mglcos mgh mgh1 mgh2 分析 第三种情况 重力做的功 wg mg h1 mg h2 mg h1 h2 mgh mgh1 mgh2 一 重力做的功 设一个物体质量为m 请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功 结论 通过分析我们知道重力做功的特点 1 重力做功的特点是与运动的具体路径无关 只与初末状态物体的高度差有关 即wg mg h不论光滑路径还是粗糙路径 也不论是直线运动还是曲线运动 只要初末状态的高度差相同 重力做的功就相同 2 mgh 是一个具有特殊意义的物理量 一方面与重力做功密切相关 另一方面它随高度的变化而变化 恰与势能的基本特征一致 wg mgh1 mgh2 我们把物理量mgh叫做物体的重力势能 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 说明 重力势能是标量 状态量 单位 焦耳 1j 1kg m s 2 m 1n m重力势能的变化 ep mgh2 mgh1 ep mgh m 物体的质量 单位 千克 kg ep 物体的重力势能 单位 焦 j g 重力加速度 单位 米 秒2 m s2 h 物体的高度 单位 米 m 2 重力势能和重力做功的关系 wg mgh1 mgh2 ep1 ep2 ep ep1 mgh1表示初位置的重力势能ep2 mgh2表示末位置的重力势能 wg 0ep1 ep2重力做正功重力势能减小 wg 0ep1 ep2重力做负功重力势能增加 wg ep1 ep2 正 负 减少 增加 重力做的功等于重力势能的减少 物体克服重力做的功等于重力势能的增加 14 3 重力势能的相对性 高度h是相对于谁的呢 选取不同的参考平面 重力势能的数值不同的 相对性 通常选择地面为参考平面 重力势能总是相对于某个水平面来说的 这个水平面叫参考平面 在参考平面上 物体的重力势能取做0 说明 对选定的参考平面而言 上方物体的高度是正值 重力势能也是正值 下方物体的高度是负值 重力势能也是负值 重力势能为负 表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少 重力势能的正负表示大小 重力势能 3j 5j 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 6j 4j 10j 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 当然不能 因为此时这个能量不能表示物体重力做功的实际情况 当摩擦力对物体做功时 我们能不能定义有一个摩擦力势能存在呢 为什么 不行 摩擦力做功与路径有关 五 如何理解重力势能是物体与地球这个 系统 所共有的 总结 物体重力势能与重力有关 而重力是地球与物体间的相互作用力 若离开了地球 就谈不上重力 所以 重力势能是物体与地球所组成的 系统 所共有的 一 重力做功 与起点和终点的位置有关 与物体的路径无关 二 重力势能 物体的重力势能等于它所受的重力和所处高度的乘积 三 重力势能的相对性重力势能与参考平面的选取有关 但重力势能的变化量与参考平面的选取无关 四 重力势能的系统性势能是物体和地球所共有的 小结 课堂练习 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低端拉到顶端 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物体克服重力做功多c 沿坡度小 粗糙程度大的斜面运动物体克服重力做功多d 不管沿什么样的斜面运动 物体克服重力做功相同 物体增加的重力势能也相同 d 2 关于重力做功和物体的重力势能 下列说法正确的是 a 当重力对物体做正功时 物体的重力势能一定减少 b 物体克服重力做功时 物体的重力势能一定增加 c 地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值 d 重力做功的多少与参考平面的选取无关 abd 3 一个实心铁球和一个实心木球质量相等 将它们放在同一水平地面上 下列结论中正确的是a 铁球的重力势能大于木球的重力势能b 铁球的重力势能小于木球的重力势能c 铁球的重力势能等于木球的重力势能d 上述三种情况都有可能 b 4 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 重力势能怎么变 g 9 8m s2 解 小球下落高度为5m j j 重力做功与路径无关 5 如图所示 有一段长1 8m 质量为2 4kg的链条 放在高1 0m的水平桌面上 有吊在桌面边缘 以地面为零势能参考平面 计算链条的重力势能 g取9 8m s2 解析 由于链条不在同一水平面内 计算重力势能要将链条分为两段 2 3在桌面上 其重力势能为 ep1 m1gh1 2 4 10 1 0j 16j 1 3吊在桌边 其重心高度h2 1 0 0 3m 0 7m 则ep2 m2gh2 2 4 10 0 7j 5 6j 所以ep 16 5 6j 21 6j 解析 设链子两端分别为甲 乙 链子的重心距甲端xm 距乙端ym 则x y 1m提甲端 重心需提高ym w甲 mgy