1、势能的变化与机械功.ppt

1、4.1 势能的变化与机械功 乾县二中 刘卫辉,第4章 能量守恒与可持续发展,1,1.知道什么是重力势能。 2.掌握重力做功和重力势能的关系。 3.探究重力做功的特点，并会通过重力做功讨论重力势能的变化。,2,同学们见过打桩机工作的情景吗？在建筑工地上，一台台打桩机巍然耸立，重锤在绞车钢丝绳的带动下上升到一定高度后自由落下，把一根根桩打入地下。,让我们来观看一段打桩的视频，同时思考几个问题。,物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。,3,重锤下落过程中，重力对重锤做什么功？,重力做功有什么特点呢？,重力做功和重力势能的变化有什么关系？,4,一.研究重力做功跟重力势能变化的关系,1.重力势能的大小

2、,如图是打桩机工作的示意图，打桩机重锤的质量为m，重锤所受到的重力为G=mg。重锤从离地面高 处，自由下落至离地高为 处（铁桩的顶端）。,5,重锤的位移,重力做的功,式中的mgh跟物体的质量和离地面的高度有关，用Ep表示。,6,7,物体的重力势能等于它所受重力和它 的高度的乘积。,(1)表达式：,(2)文字表述：,(3)单位：,焦（耳），符号是J。,8,(4)标量：但有正负值,2.重力做功跟重力势能的变化,当重锤从高处h1下落到低处h2的过程中，重力做正功，重锤的重力势能减少。,反之，当重锤从低处h2上升到高处h1的过程中，重力做负功，重锤的重力势能增加。,重力做的功等于重力势能的变化量的负值

3、。,9,案例分析：,案例 一台打桩机重锤的质量是250kg，重锤在打桩机顶端时，离地面的高度是20m。,（1）当重锤被钢丝绳拉着从地面匀速上升到打桩机顶端时，重力对重锤做了多少功？重锤的重力势能变化了多少？,（2）当钢丝绳松弛，重锤从打桩机顶端自由落到地面时，重力做了多少功？重锤的重力势能变化了多少？,10,解析：（1）重力做功,（2）重力做功,功是能量变化的量度，可以通过重力做功来确定重力势能的变化。,11,二.重力做功跟路径无关,重力做功跟物体经过的路径有没有关系呢？,看课本图4-3，思考：两个质量相同的同学，登上高为h的阶梯，走楼梯和爬竖梯重力做功是否相同呢？,重力做功和运动的路径有关系

4、吗？,如果不是走阶梯而是沿斜面上升h，做功是否有变化？,12,解析：爬楼梯可以简化为以下模型,重力对爬楼梯的人做功,重力对爬竖梯的人做功,重力对两个学生所做的功相同。,13,如图，沿斜面上升时设斜面与水平方向的夹角为 ，斜面长为L，重力对物体做功,如果运动路径为任意曲线，结果还一样吗？如何验证呢？,一样的，可以用微分的思想把曲线分割成若干小段，则每一小段可看作一斜面，继而求出做功的大小。,14,结论：,重力做功与运动的路径无关，取决于物体的质量和初末位置的高度差。,重力势能的大小与参考平面的选择有关，h为物体到参考平面的高度差.重力做功与参考平面的选取无关，与高度差有关。,15,案例分析：,如

5、图是地图上某小山包的等高线图， 为山包上的三个点在地图上的位置。,（1）若选择海平面为重力势能参考平面，质量为 55kg的学生在 位置时的重力势能是多大？ 他从 位置上升到 位置，重力做了多少功？,16,解析：,等高线就是物体与海平面的高度差，所以,重力做功,17,（2）若选择100m的等高线所在平面为重力势能参考平 面，质量为55kg的学生在 位置时的重力势能是多 大？从a位置上升到c位置，重力做了多少功？,18,解析：,重力做功,到参考平面的高度差,到参考平面的高度差,19,三.引力势能和弹性势能,一切受到吸引力或排斥力作用的物体都具有势能，例如电场中的电荷有势能，组成物质的分子之间也有势

6、能。,被压缩或拉伸的弹簧能够对外做功，说明它也具有势能.像这种由于发生弹性形变时具有的势能叫做弹性势能。,设弹簧的劲度系数为 ，弹簧的伸长量或压缩量为 ，则弹簧的弹性势能,20,1（2012榆林高一检测）下面有关重力势能的说法正确的是() A举得越高的物体，具有的重力势能就越大 B质量越大的物体，具有的重力势能就越大 C物体的重力势能可能小于零 D物体的重力势能不可能为零,C,21,2关于重力做功和物体的重力势能，下列说法中正确的是 ( ) 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地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值 D重力做功的多

7、少与参考平面的选取无关,ABD,22,3.物体在运动过程中，克服重力做功50J，则（ ） A.重力做功为50J B.物体的重力势能一定增加了50J C.物体的重力势能为50J D.重力做了50J的负功,BD,解析：克服重力做功50J即重力做了50J负功，而重力势能的变化量等于重力做功的负值，所以重力势能增加了50J。,23,4.沿高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一个物体到顶端，在下列说法中正确的是（ ） A.沿坡度小，长度大的斜面上升克服重力做的功多 B.沿坡度大，粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C.沿长度大，粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 D.以上几种情况下克服重力所做的功一样多,D,解析：重力做功和路径无关，与其他外力无关。,24,5.桌子到地面的高度为0.8m，在桌面上方高0.2m处有一质量为1kg的小球，则该球的重力势能为（ ） A.8J B.10J C.2J D.不能确定,D,解析：重力势能具有相对性，与参考平面的选择有关，题目没有明确参考平面，所以不能确定重力势能的大小。,25,1.重力势能：,2.重力做功：,EP=mgh,与参考面的选取有关.选择不同的参考面