湖南长沙长郡中学高一物理课件：7.4《重力势能》(新人教版必修二)分析

1、小结小结求变力做功：求变力做功：方法方法1：微元法：微元法方法方法2：变力转化为恒力：变力转化为恒力方法方法3：W=Pt(机车）机车）方法方法4：平均力法（：平均力法（F大小随大小随S均匀变化）均匀变化）方法方法5：F-S示功图法（如图）示功图法（如图）小结小结求变力做功：求变力做功：方法方法1：微元法：微元法方法方法2：变力转化为恒力：变力转化为恒力方法方法3：W=Pt(机车）机车）方法方法4：平均力法（：平均力法（F大小随大小随S均匀变化）均匀变化）方法方法5：F-S示功图法（如图）示功图法（如图）【例例】如图所示的水平传送装置，如图所示的水平传送装置，AB间距足够长，传送带以间距足够长，

2、传送带以v匀速运转。把一质量匀速运转。把一质量为为m的零件无初速地放在传送带的的零件无初速地放在传送带的A处，已知处，已知零件与传送带之间的动摩擦因数为零件与传送带之间的动摩擦因数为 ，试求，试求从从A到到B的过程中，摩擦力对零件所做的功。的过程中，摩擦力对零件所做的功。雪雪 崩崩22002年年9月月21日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少地区的一个村庄发生雪崩，造成至少100人失踪。人失踪。 美国内华达州美国内华达州亚利桑那亚利桑那陨石坑。陨石坑。这个陨石坑是这个陨石坑是5万万年前，一颗直径约年前，一颗直径约为为3050米的铁质米的铁质流星

3、撞击地面的结果。这颗流星重约流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速万千克、速度达到度达到20千米秒，爆炸力相当于千米秒，爆炸力相当于2000万千克万千克(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地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达米，平均深度达180米的米的大坑。据说，坑中可以安放下大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看个足球场，四周的看台则能容纳台则能容纳200多万观众。多万观众。 这是因为物体一旦处在一定高度时，这是因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所在处的就

4、具有了一定的能量。而当它从所在处的高处落下时，这些能量就会以做功的方式高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。释放出来。初中我们已经学过：物体由于被举高初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。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，又那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢？如何定量表示呢？一、一、 重力做功重力做功重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能量物体由于被举高而具有的能量物体竖直下落物体竖直下落物体沿斜线运动物体沿斜线运动mALCh h1h2h2mABhh1物体竖直下落物体竖直下落物体沿斜线运动物体沿斜线运动21 mghmghmghWG m

5、ALCh h1h2h2mABhh1物体竖直下落物体竖直下落物体沿斜线运动物体沿斜线运动21 mghmghmghWG 21 cosmghmghmghmglWG mALCh h1h2h2mABhh1物体沿曲线运动物体沿曲线运动 h1 h2 h3AChh1h2物体沿曲线运动物体沿曲线运动 h1 h2 h3AChh1h2A h1 mL物体沿曲线运动物体沿曲线运动11coshmgmglW h1 h2 h3AChh1h2A h1 mL物体沿曲线运动物体沿曲线运动11coshmgmglW 21321321321 .)( . .mghmghhhhmghmghmghmgWWWW h1 h2 h3AChh1h2A

6、 h1 mL物体沿曲线运动物体沿曲线运动11coshmgmglW 21321321321 .)( . .mghmghhhhmghmghmghmgWWWW h1 h2 h3AChh1h2A h1 mL物体沿曲线运动物体沿曲线运动11coshmgmglW 21321321321 .)( . .mghmghhhhmghmghmghmgWWWW h1 h2 h3AChh1h2A h1 mL重力做功与路径无关，只跟重力做功与路径无关，只跟始末位置的高度差有关。始末位置的高度差有关。重力做功的特点重力做功的特点:物体从物体从A落到落到B的过程中的过程中, 重力做功重力做功 hh2h1AB2121 )( m

7、ghmghhhmgmghWG 可见，重力做的功等于可见，重力做的功等于“mgh”这个量这个量的变化。在物理学中，的变化。在物理学中， “mgh”是一个由特是一个由特殊意义的物理量。就用这个物理量表示物体殊意义的物理量。就用这个物理量表示物体的重力势能。的重力势能。一、一、 重力做功重力做功二、二、 重力势能重力势能 重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能量物体由于被举高而具有的能量21 mghmghmghWG 1.重力势能的表达式：重力势能的表达式：Ep = mghm 物体的质量，单位：千克（物体的质量，单位：千克（kg）Ep 物体的重力势能，单位：焦（物体的重力势能，单位：焦（J）g 重力

8、加速度，单位：米秒重力加速度，单位：米秒2（ms2）h 物体的高度，单位：米（物体的高度，单位：米（m）即：物体的重力势能等于物体的重量即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。和它的高度的乘积。【练习练习】塔吊把一质量为塔吊把一质量为200kg的物体，从的物体，从距地面高为距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为的高度匀速运到高为h2=3m的的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？若物体加速或减速下降呢？化？若物体加速或减速下降呢？(g=10m/s-2)【练习练习】塔吊把一质量为塔吊把一质量为200kg的物体，从的物体，从距地面高为距

9、地面高为h1=10m的高度匀速运到高为的高度匀速运到高为h2=3m的的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？若物体加速或减速下降呢？化？若物体加速或减速下降呢？(g=10m/s-2)重力做功为：重力做功为： WG=mg(h1-h2)=14000J WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2 =14000J重力势能减少了重力势能减少了14000J【分析分析】2. 重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系(1)重力做正功重力势能减少，而且重重力做正功重力势能减少，而且重力做了多少功，重力势能就减少了多少。力做了多少功，重力势能就减少了

10、多少。(2)重力做负功重力势能增加，而且克重力做负功重力势能增加，而且克服重力做了多少功，重力势能就增加多少。服重力做了多少功，重力势能就增加多少。体会体会“功是能量转化的量度功是能量转化的量度”2. 重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系 当然不能，因为此时这个能量不能表示当然不能，因为此时这个能量不能表示物体重力做功的实际情况。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？义有一个摩擦力势能存在呢？为什么？ 当然不能，因为此时这个能量不能表示当然不能，因为此时这个能量不能表示物体重力做功的实

11、际情况。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？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。不行，摩擦力做功与路径有关。 三三. 重力势能的相对性重力势能的相对性 三三. 重力势能的相对性重力势能的相对性高度高度h是相对于谁的呢？是相对于谁的呢？ 三三. 重力势能的相对性重力势能的相对性高度高度h是相对于谁的呢？是相对于谁的呢？重力势能总是相对于某个水平面来说的，这重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫个水平面叫参考平面。参考平面。 三三. 重力势能的相对性重力势能的相对性高度

12、高度h是相对于谁的呢？是相对于谁的呢？重力势能总是相对于某个水平面来说的，这重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫个水平面叫参考平面。参考平面。参考平面选取不同，重力势能的数值就不同。参考平面选取不同，重力势能的数值就不同。可见，重力势能具有相对性。选择哪个水平面作为可见，重力势能具有相对性。选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面。选择不同的参考平面，物体的重面作为参考平面。选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力势能的问题。势

13、能的问题。说说 明明重力势能的正负表示大小。重力势能的正负表示大小。说说 明明重力势能的正负表示大小。重力势能的正负表示大小。对选定的参考平面而言，对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力上方物体的高度是正值，重力势能也是正值；势能也是正值；下方物体的高度是负值，下方物体的高度是负值，重力势能也是负值。重力势能重力势能也是负值。重力势能为负，表示物体在这个位置具为负，表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。具有的重力势能少。说说 明明重力势能的正负表示大小。重力势能的正负表示大小。对选定的参考平面而言，对选定的参考平面而言，上方物体的高

14、度是正值，重力上方物体的高度是正值，重力势能也是正值；势能也是正值；下方物体的高度是负值，下方物体的高度是负值，重力势能也是负值。重力势能重力势能也是负值。重力势能为负，表示物体在这个位置具为负，表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。具有的重力势能少。重力势能：重力势能：3 J 5 J说说 明明 【例例】如图如图, 质量质量1.0kg的小球的小球, 从桌面以上从桌面以上h1=1.2m的的A点落到地点落到地面的面的B点点, 桌面高桌面高h2=0.8m. 请按要请按要求填写下表求填写下表. (g=10m/s2)参考参考平面平面小球在小球在A点重力

15、点重力势能势能小球在小球在B点重力势点重力势能能下落过程下落过程小球重力小球重力做功做功下落过程小下落过程小球重力势能球重力势能变化变化桌面桌面地面地面h1h2AB 【例例】如图如图, 质量质量1.0kg的小球的小球, 从桌面以上从桌面以上h1=1.2m的的A点落到地点落到地面的面的B点点, 桌面高桌面高h2=0.8m. 请按要请按要求填写下表求填写下表. (g=10m/s2)参考参考平面平面小球在小球在A点重力点重力势能势能小球在小球在B点重力势点重力势能能下落过程下落过程小球重力小球重力做功做功下落过程小下落过程小球重力势能球重力势能变化变化桌面桌面12J-8J20J减少减少20J地面地面

16、h1h2AB 【例例】如图如图, 质量质量1.0kg的小球的小球, 从桌面以上从桌面以上h1=1.2m的的A点落到地点落到地面的面的B点点, 桌面高桌面高h2=0.8m. 请按要请按要求填写下表求填写下表. (g=10m/s2)参考参考平面平面小球在小球在A点重力点重力势能势能小球在小球在B点重力势点重力势能能下落过程下落过程小球重力小球重力做功做功下落过程小下落过程小球重力势能球重力势能变化变化桌面桌面12J-8J20J减少减少20J地面地面20J020J减少减少20Jh1h2AB四四. 重力势能的系统性重力势能的系统性四四. 重力势能的系统性重力势能的系统性那么重力势能是谁具有的呢？那么重力势能是谁具有的呢？四四. 重力势能的系统性重力势能的系统性那么重力势能是谁具有的呢？那么重力势能是谁具有的呢？重力势能应该是物体与地球组成的系统重力势能应该是物体与地球组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。具有的。四四. 重力势能的系统性重力势能的系统性那么重力势能是谁