7.4《重力势能》.ppt

,第七章：机械能守恒定律,第4节：重力势能,孝义市实验中学校,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,会用重力势能的定义式进行计算。3.理解重力做功与重力势能的变化的关系。4.知道重力势能具有相对性。5.知道重力势能是物体和地球这个系统所共有的。,孝义市实验中学校,首先通过视频和图片展示雪崩、陨石坠落等自然现象，让学生发现这些自然现象中蕴藏中巨大的能量，从而引出重力势能的概念。通过计算重力做功来得到重力做功与路径无关的结论，再引导学生回忆之前的知识：做功会引起能量的变化，来得到重力势能的定义和重力做功与重力势能变化的关系。重力势能的一些特点是学生比较容易掌握的，可以通过提问的方式，让学生自己总结重力势能的特点。计算物体以不同路径运动时重力所做的功，来得到重力做功与路径无关，再比较重力做的功和重力势能的变化，就可得到它们之间的关系；通过让学生做一道例题，来总结重力势能的一些重要的特点：相对性和系统性。,孝义市实验中学校,雪崩视频,孝义市实验中学校,陨石划过天空，放出耀眼的光芒，在地上留下巨大的陨石坑,孝义市实验中学校,重力势能：物体由于被举高而使物体具有的能量叫作重力势能。,物体的质量越大、所处的高度越高物体的重力势能就越大！,1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉,2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉,用自己的课本做如下试验,孝义市实验中学校,A,h,B,h1,h2,一、重力做功,质量为m的小球从A位置运动到B位置,竖直向下,WG=mgh=mgh1mgh2,L,h,h1,h2,A,B,WG=mgLcos=mgh=mgh1mgh2,沿倾斜直线向下,h1,h2,h,A,B,L,沿任意路径向下,WG=mgLcos=mgh=mgh1mgh2,孝义市实验中学校,重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，与物体运动的路径无关。,WGmghmgh1mgh2,孝义市实验中学校,例1.如图所示，质量为50kg的人沿着L=100m、倾角为30的坡路匀速从坡顶跑到坡底，重力对他所做的功是多少？（g取10m/s2）,解：重力对物体做的功为WG=mgh=501050J=25000J,300,孝义市实验中学校,二、重力势能Ep,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。（参考平面零势能面）,2.大小：Ep=mgh（h物体重心到零势能面的高度）,3.单位：焦（耳）J1J=1kgms-2m=1Nm4.标量，状态量。5.重力势能的变化量：EP=mgh2mgh1,6.重力势能的系统性：重力势能属于物体和地球组成的系统。,孝义市实验中学校,求解1.塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=8m的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？,WG0，EP=WG0,重力做功为WG=mgh=mg(h1h2)=10000J,若物体加速或减速下降呢？,三、重力做的功与重力势能变化的关系,重力势能减少了10000J,EP=EP2EP1=WG=10000J,结论1：物体下降，重力做正功，重力势能减少；重力势能减少的数量等于重力做的功。,孝义市实验中学校,求解2.塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=8m的地方，重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？,WG0,重力做功为WG=mgh=mg(h1h2)=10000J,三、重力做的功与重力势能变化的关系,物体克服重力做了10000J,EP=EP2EP1=WG=10000J,重力势能增加了10000J,结论2：物体上升，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。,孝义市实验中学校,WG=EP1EP2=（EP2EP1）=EP,1.物体下降，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的数量等于重力做的功。,2.物体上升，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。,重力做功是重力势能变化的量度！,孝义市实验中学校,1.物体在运动过程中重力对它做了50J的功，则()A.物体重力势能的减少量等于重力对物体做的功B.物体的重力势能一定增加了50JC.物体的重力势能一定减少了50JD.物体的位置下降了,ACD,孝义市实验中学校,2.质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为0.8g，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是(),A.物体重力做的功为mghB.物体所受阻力做功为0.2mghC.物体重力势能减少了mghD.物体克服阻力所做的功为0.2mgh,ACD,孝义市实验中学校,EPA=2mgh,EPA=0,EPA=-mgh,参考面,参考面,参考面,孝义市实验中学校,4.参考平面（零势能面）的选取是任意的，通常选择地面作为参考平面。,四、重力势能的相对性,2.参考平面：选定某一个水平面，并把这个水平面的高度定为零，则物体在该平面上的重力势能为零。(又称零势面),3.对选定的参考平面而言：在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值；在参考平面下方的物体，高度是负值，重力势能也是负值。,1.由于高度具有相对性，所以重力势能也具有相对性。,EPA=2mgh,EPA=0,EPA=-mgh,参考面,参考面,参考面,孝义市实验中学校,例2.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。关于小球的重力势能，请按要求填写下表。(g=10m/s2),6J,10J,4J,0,10J,10J,减少10J,减少10J,选择不同的参考平面，物体的重力势能不同。,重力做功和重力势能的变化与参考平面的选择无关。,孝义市实验中学校,3.质量为3kg的物体放在高4m的平台上,取g10m/s2。(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？,孝义市实验中学校,解：(1)相对于平台表面h0，故Epmgh0。(2)相对于地面，物体的重力势能为Epmgh3104J120J。(3)物体从平台表面下落到地面上，以平台为参考面，有Ep10Ep2mgh310(4)J120J故EpEp2Ep1120J重力势能减少了120J，重力做的功为WGEp120J。,孝义市实验中学校,1.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WG=mgh2.重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。3.重力做功与重力势能变化的关系：EP=mgh重力做的功等于重力势能减少WG=mgh1mgh2重力做负功时，重力势能增加4.重力势能是相对的，正负表示大小。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参考平面。5.势能是系统能。指系统所有。,孝义市实验中学校,1.下面有关重力势能的说法中，正确的是（）A.举得越高的物体，具有的重力势能越大B.质量越大的物体，具有重力势能越大C.物体的重力势能不可能为零D.物体的重力势能可能小于零,D,孝义市实验中学校,2.以下叙述中正确的是（）A.重力对物体做功越多，物体的重力势能越少B.物体克服重力做功越多，物体的重力势能越少C.重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零D.物体没克服重力做功，物体的重力势能不一定为零,D,孝义市实验中学校,3.下列关于重力势能的说法，正确的是()A.重力势能的变化，只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关B.重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关C.重力势能是矢量，当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少D.重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的,ABD,孝义市实验中学校,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的高度低1m，则小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功？重力势能如何变化，变化多少？(g=10m/s2),解:小球下落高度为5m，则重力做功为WG=mgh