重力势能2（宁波惠贞书院忻华晟）.ppt

重力势能 重力势能 1 打桩机的重锤举高后从高处落下时 为什么重锤举高能把水泥桩打进地里 2 如果悬挂的是举重的杠铃呢 2 水力发电站为什么要修那么高的大坝 3 在你的头顶上方 用线悬挂一个乒乓球 你有何感觉 重力势能 物体由于被举高而具有的能 3 重力势能的大小与哪些因素有关呢 设计实验探究 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2000万千克梯恩梯 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 5 重力势能的大小与物体的高度 质量在数量上有什么关系呢 每一种力做功都对应着一种能量的变化 猜猜看 一 新课引入 二 重力做功 重力势能 物体由于被举高而具有的能 6 7 wg fscos0 mgh 二 重力做功 物体沿曲线运动 8 物体从a落到b的过程中 重力做功 1 重力做功与路径无关 只跟始末位置的高度差有关 9 wg mgh 思考 对于上述重力沿不同路径做功的三种情形的分析 你有什么体会 10 wg mgh mgh1 mgh2 mgh 是一个具有特殊意义的物理量 二 重力做功 三 重力势能表达式ep mgh 11 单位 焦 j 物体的重力势能等于它所受重力与它所处高度的乘积 势能是标量 wg mgh ep1 ep2 讨论 下图中物体运动时 重力做什么功 物体的重力势能发生怎样的变化 根据分析 你能确定重力做功与重力势能变化有什么关系吗 重力做功与重力势能的关系 a 重力做正功 重力势能减少wg 0 ep1 ep2 重力势能减少的数量等于重力所做的功 b 重力做负功 重力势能增加wg 0 ep1 ep2 重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功 1 重力做功与重力势能变化的关系 14 重力做多少正功重力势能减少多少 重力做多少负功重力势能增加多少 wg ep 请大家计算 课桌上质量为m的物体 它的重力势能多大呢 h是相对哪个参考平面呢 高度是相对的 势能也是相对的 计算要先选定参考平面 在参考面下方的物体的高度是负值 重力势能也是负值 参考平面的选取是任意的 通常选择地面或最低点为参考平面 参考平面的重力势能为零 在参考面上方的物体的高度是正值 重力势能也是正值 势能是标量 表示大小 15 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 10j 4j 0 选取不同的参考平面 物体的重力势能的数值不同 1716 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 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 18 说明 1 重力是地球与物体之间的相互作用力 严格地说 重力势能是地球与物体所组成的 系统 所共有的 而不是说物体具有重力势能 2 势能是物体系由于其中各物体之间或物体内各部分存在相互作用而具有的能是由各物体的相对位置决定的 所以势能也叫位能 例如 我们以后会学到的分子力与分子势能 电场力与电势能 它们都是系统共有的 都具有类似的功能规律 20 4 势能是系统所共有的 四 生活中的重力势能 23 小结 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 地球上的物体具有的与它高度有关的能量 表达式三 重力做功与重力势能变化的关系重力做正功 重力势能减少重力做负功 重力势能增加四 重力势能是相对的 正负表示大小 重力势能的变化是绝对的 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 五 势能是系统所共有的 wg ep 29 在雅典奥运会举重男子69公斤级比赛中 中国选手张国政以抓举160公斤 挺举187 5公斤 总成绩347 5公斤获得金牌 这也是中国代表团在本届奥运会上的第11枚金牌 张国政制胜的一举 挺举187 5kg 杠铃被举高约2m 试求 1 杠铃的势能变化多少 2 重力做功多少 3 设挺举过程中 做功时间1s 求运动员发挥的平均功率是多少 奥运物理 24 奥运物理 课外探究 跳高运动过竿形式的发展历程 从重力势能的角度讨论不同过竿动作的技术特点 背越式跳高的优点 26 思考题 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 27 随着人类能量消耗的迅速增加 如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务 下图是上海 明珠线 某轻轨车站的设计方案 与站台连接的轨道有一个小的坡度 请你从提高能量利用效率的角度 分析这种设计的优点 练一练 28 课后探究 研究物体从某一高处自由下落后 插入沙土过程中受到的平均阻力 1 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 课堂练习 2 物体在运动过程中 克服重力做功为50j 则 a 重力做功为50j b 物体的重力势能一定增加了50j c 物体的动能一定减少50j d 重力做了50j的负功 bd 30 3 关于重力势能的几种理解 正确的是a 重力势能等于零的物体 一定不会对别的物体做功b 相对于不同的参考平面 物体具有不同数值的重力势能 但这并不影响研究有关重力势能的问题c 在同一高度将物体不论向何方向抛出 只要抛出时的初速度大小相同 则落地时减少的重力势能必相等d 放在地面的物体 它的重力势能一定等于零 bc 31 4 如图 质量为m的足球在地面1位置被踢出后落到地面3的位置 在空中达到的最高点2的高度为h 1 足球由位置1运动到位置2时 重力做了多少功 足球克服重力做了多少功 足球的重力势能增加了多少 2 足球由位置2运动到位置3时 重力做了多少功 足球的重力势能减少了多少 3 足球由位置1运动到位置3时 重力做了多少功 足球的重力势能变化了多少 32 课后探究