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4 3势能 第四章机械能和能源 黄果树瀑布 美国内华达州亚利桑那陨石坑 澳大利亚的WalfCreek陨石坑 高中物理必修 探究实验一 情景体验1 若天花板上分别挂一钢球和乒乓球 你在下面有什么不同的感受 情景体验2 同一个钢球从不同高度处掉落到沙坑中会有什么不同 高中物理必修 探究结果 实验说明 处于一定高度的重物 储存 着一种能量 这就是重力势能 即 重力势能是由于物体位于高处而具有的能量 探究 重力势能的大小与那些因素有关呢 定性分析 物体的重量 质量 物体的高度 高中物理必修 物体的重力势能与质量和高度有怎样的定量关系呢 1 探究方法 功和能的关系 从重力做功探究重力势能 探究实验二 做功 请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功 h1 h2 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 h1 h2 分析 第三种情况 重力做的功 WG mg h1 mg h2 mg h1 h2 mgh mgh1 mgh2 结论 物体运动时 重力做的功只跟它的起点和终点的位置有关 只跟它的初末位置的高度差有关 而跟物体运动的路径无关 WG mgh1 mgh2 第三节重力势能 物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积 表达式 Ep mgh 国际单位 焦耳 J 重力势能是标量 无方向 但有正负 正负表示大小 重力做功与重力势能变化的关系 WG 重力做的功 Ep1 初位置的重力势能 Ep2 末位置的重力势能 1 关系式 WG Ep1 Ep2 重要结论 重力做正功时 重力势能减少Ep1 Ep2 重力势能减少的数量等于重力所做的功 重力做负功时 重力势能增加 Ep1 Ep2 重力势能增加的数量等于克服重力所做的功 例1 在二层楼上放了一个重为5N的物体 在下面两种情况下 求其重力势能 1 相对于地面 2 相对于桌面 一般选最低点或地面作为参考平面 零势能面 重力势能的相对性 选择不同的参考平面 重力势能不同 h能不能等于零或小于零呢 如果可以 表示什么意义呢 思考 3 h的正负表示物体在参考平面的上面或下面 即Ep 0或Ep 0 重力做功与重力势能的对比 h表示物体重心相对参考面的高度 弹性势能 1 定义 物体发生弹性形变而具有的能量 1 弹簧形变量2 劲度系数 1 弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关 2 弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系 探究弹性势能的表达式 W外 E弹 转化 2 弹簧的弹性势能的表达式 说明 1 一般规定弹簧在原长时 弹簧的弹性势能为零 2 x为弹簧的形变量 伸长量或压缩量 EP 3 弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系 1 弹簧弹力做正功 弹性势能减少 2 弹簧弹力做负功 弹性势能增加 势能的系统性 势能具有系统性 重力势能是物体与地球组成的系统共有的 弹性势能是弹力装置与受弹
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