7.4重力勢(shì)能課件【嚴(yán)選課資】

1、重力勢(shì)能,1,優(yōu)質(zhì)課堂,水電站,1）水力發(fā)電站為什么要修很高的大壩,2）打樁機(jī)的重錘為什么能把木樁打進(jìn)水泥地里,3）在你的頭頂上方，用細(xì)繩懸掛一個(gè)7.5Kg的鉛球，你的感覺(jué)有何不同,從能的角度來(lái)思考，以上事例說(shuō)明什么問(wèn)題,2,優(yōu)質(zhì)課堂,重力勢(shì)能,物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能,因此，認(rèn)識(shí)這種勢(shì)能，不能脫離對(duì)重力做功的研究,3,優(yōu)質(zhì)課堂,用自己的課本做如下試驗(yàn),1、與高度有關(guān) 2、與質(zhì)量有關(guān),1）同一課本從不同高度下落到自己手上，感覺(jué),2）不同質(zhì)量的課本從同一高度下落到自己手上，感覺(jué),探究得到的結(jié)論,5,4,優(yōu)質(zhì)課堂,一、影響重力勢(shì)能的因素,結(jié)論： 物體的質(zhì)量越大， 高度越高， 重力勢(shì)能

2、就越大,5,優(yōu)質(zhì)課堂,物體豎直下落,WG=mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2,一.重力做功,質(zhì)量為m的物體從離地面高h(yuǎn)1的A處豎直向下運(yùn)動(dòng)到離地面高h(yuǎn)2的B處，求重力做了多少功,6,優(yōu)質(zhì)課堂,物體沿斜線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 從 A 到 B,A,B,h,L,WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2,思考：如果斜面是粗糙的，對(duì)重力做的功有沒(méi)影響,7,優(yōu)質(zhì)課堂,A,B,還記得極限法嗎,物體沿曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 從 A 到 B,8,優(yōu)質(zhì)課堂,WG=mgh =mgh1mgh2,質(zhì)量為m的物體從A處沿不同路徑運(yùn)動(dòng)到B處,結(jié)論：重力做功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置（高度差）有關(guān)，與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)

3、關(guān),9,優(yōu)質(zhì)課堂,課堂練習(xí),1、一質(zhì)量為5kg的小球從5m高處下落, 碰撞地面后彈起, 每次彈起的高度比下落高度低1m, 求: (1)小球從下落到停在地面的過(guò)程中重力一共做了多少功? (2)重力勢(shì)能如何變化，變化多少？(g= 10m/s2,J,J,10,優(yōu)質(zhì)課堂,重力做功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置（高度差）有關(guān)，與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān),表明：功的大小等于物重跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與物重跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差,WG=mgh =mgh1mgh2,我們?nèi)绾卫斫膺@句話(huà),看起來(lái)，物體所受的重力 mg與它所處位置的高度h 的乘積“mgh”，是一個(gè)具有特殊意義的物理量,重力做功的特點(diǎn),11,優(yōu)質(zhì)課堂

4、,1.定義：物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處位置高度的乘積。 2.單位：國(guó)際單位制中，焦耳(J)。 1J=1kgm.s-2 .m=1N.m 3.重力勢(shì)能是標(biāo)量，狀態(tài)量。 4.重力勢(shì)能的變化量: 5.重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系,Ep=mgh,EP=EP2-EP1,WG=mgh1mgh2 = Ep1 - Ep2,12,優(yōu)質(zhì)課堂,WG0,Ep減少, Ep2 Ep1; Ep0,重力勢(shì)能的變化數(shù)量等于重力做功的數(shù)量,高處低處,低處高處,WG Ep1; Ep0,重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加,13,優(yōu)質(zhì)課堂,2一物體從A點(diǎn)沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點(diǎn)與C點(diǎn)，則下列

5、說(shuō)法中正確的是：（ ） A沿AB面下滑時(shí)重力做功多 B沿兩個(gè)面下滑時(shí)重力做的功相同 C沿AB面下滑時(shí)重力勢(shì)能減少得多一些 D沿兩個(gè)面下滑時(shí)減少的重力勢(shì)能相同,BD,說(shuō)明：重力做功只與初末位置的高度有關(guān)， 與路徑和其它力做功無(wú)關(guān),14,優(yōu)質(zhì)課堂,高度具有相對(duì)性，所以重力勢(shì)能也具有相對(duì)性,2m算高嗎,討論：住在10樓處的人向外跳，卻沒(méi)有受傷，為什么,15,優(yōu)質(zhì)課堂,計(jì)算重力勢(shì)能之前需要,理解：1、參考平面的選取是任意的,3、在參考面上方：物體的高度是正值h0， 重力勢(shì)能也是正值EP0,四、重力勢(shì)能的相對(duì)性,2、一般以地面或題目中的最低點(diǎn)所在平面作為參考平面,先選定參考平面(零勢(shì)能面,注意：只有同一

6、參考系，兩重力勢(shì)能的數(shù)值才能比較. 同一物體處在高處,勢(shì)能大，如果h1h2,則：EP1EP2,在參考面下方： 物體的高度是負(fù)值h0， 重力勢(shì)能也是負(fù)值EP0,16,優(yōu)質(zhì)課堂,勢(shì)能是狀態(tài)量、標(biāo)量+、表示大小,比較：EP1=-2J;EP2=1J； 哪個(gè)重力勢(shì)能大,思考：重力勢(shì)能為零的物體就沒(méi)有重力勢(shì)能，對(duì)嗎,比較：EP1=-5J;EP2=2J；EP3=0J；哪個(gè)重力勢(shì)能大,因?yàn)?1-2, 所以：EP1EP2,因?yàn)?0-5,所以：EP2EP3EP1,不對(duì)；重力勢(shì)能的零值只是一個(gè)相對(duì)值。 地球上有質(zhì)量的物體憑借其位置都具有重力勢(shì)能,17,優(yōu)質(zhì)課堂,重力勢(shì)能跟重力做功相關(guān)，而重力是地球與物體之間的相互作

7、用力。也就是說(shuō)，倘若沒(méi)有地球，就談不上重力,重力勢(shì)能屬于物體和地球組成的系統(tǒng),五.重力勢(shì)能的系統(tǒng)性,注意：平常所說(shuō)的“物體”的重力勢(shì)能，只是一種習(xí)慣簡(jiǎn)化的說(shuō)法,所以：重力勢(shì)能是地球與物體所組成的這個(gè) “系統(tǒng)”共有的，而不是地球上的物體單獨(dú)具有的,18,優(yōu)質(zhì)課堂,3、質(zhì)量0.5kg的小球，從桌面以上h1=1.2m的A點(diǎn)落到地面的B點(diǎn)，桌面高h(yuǎn)2=0.8m請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表(g=10m/s2,6J,10J,4J,0,10J,10J,10J,10J,選取不同的參考平面,物體的重力勢(shì)能的數(shù)值不同,對(duì)確定的過(guò)程，WG和EP是過(guò)程量，與參考面的選擇無(wú)關(guān),重力勢(shì)能具有相對(duì)性，重力勢(shì)能的變化量具有絕對(duì)性,19,優(yōu)質(zhì)課

8、堂,思考1：若重力做功與路徑有關(guān)，還能把mgh叫做重力勢(shì)能嗎,思考2：當(dāng)摩擦力對(duì)物體做功時(shí)，我們能不能定義有一個(gè)摩擦力勢(shì)能存在呢?為什么,不行，勢(shì)能只與質(zhì)量和位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)，而摩擦力做功與路徑有關(guān)。所以不存在摩擦力勢(shì)能,不能，做功過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，重力做功若與路徑有關(guān)，不同路徑，重力做功不同，再用mgh表示重力勢(shì)能，則說(shuō)明重力勢(shì)能也與路徑有關(guān)。與重力勢(shì)能只與質(zhì)量和位置有關(guān)的特點(diǎn)相矛盾,20,優(yōu)質(zhì)課堂,小 結(jié),一、重力做功的特點(diǎn)：重力做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。 二、重力勢(shì)能： 地球上的物體具有的與它高度有關(guān)的能量。 三、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系：

9、WG=mgh1mgh2 =EP1 EP2 重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少 重力做負(fù)功時(shí)，重力勢(shì)能增加 四、重力勢(shì)能是相對(duì)的 ，正負(fù)表示大小。 一般不加說(shuō)明是以地面或題目中的最低點(diǎn)所在的平面作為參考平面。 五、勢(shì)能是系統(tǒng)能。指系統(tǒng)所有的,Ep=mgh,WG=mgh =mgh1mgh2,是標(biāo)量，狀態(tài)量。單位：J,21,優(yōu)質(zhì)課堂,1、關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是（ ） A、重力勢(shì)能等于零的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功 B、相對(duì)于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問(wèn)題 C、在同一高度將物體以初速度V0向不同方向拋出，落地時(shí)減少的重力勢(shì)能都相等 D、放在地面的物體

10、，它的重力勢(shì)能一定等于零,BC,22,優(yōu)質(zhì)課堂,A、某個(gè)物體處于某個(gè)位置，重力勢(shì)能的大小是唯一的。 B、重力勢(shì)能為零的物體，不可能對(duì)別的物體做功 C、物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能一定不變。 D、只要重力做功，重力勢(shì)能一定變化,D,注意：求重力勢(shì)能的大小，應(yīng)先確定參考面。只有確定參考面，重力勢(shì)能大小才得以確定,2、關(guān)于重力勢(shì)能，以下說(shuō)法正確的是：（,23,優(yōu)質(zhì)課堂,3、運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過(guò)程，將人和傘看出一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是：（,A、阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功。 B、系統(tǒng)受到合外力始終向下。 C、重力做功使系統(tǒng)的重力勢(shì)能增加。 D、任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功

11、相等,A,24,優(yōu)質(zhì)課堂,4、要將一個(gè)質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為的勻質(zhì)正立方體翻倒，推力對(duì)它做功最少為(,解析：立方體 原來(lái)重心,末位置的重心,重心升高了,D,25,優(yōu)質(zhì)課堂,例1：在光滑桌面上有一根均勻柔軟質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l 的繩，其繩長(zhǎng)的1/4懸于桌面下，從繩子開(kāi)始下滑至繩子剛好全部離開(kāi)桌面的過(guò)程中，重力對(duì)繩子做的功為多少？繩子重力勢(shì)能變化如何？(桌面離地高度大于l,鐵鏈重心末位置,鐵鏈重心初位置,以桌面為零勢(shì)能參考平面,26,優(yōu)質(zhì)課堂,思考：不考慮空氣阻力的情況下， 下列說(shuō)法正確嗎,2、物體受拉力作用向上勻速運(yùn)動(dòng)，拉力做的功是1J，但物體重力勢(shì)能的增加量不是1J,3、物體受拉力作用向上運(yùn)動(dòng)，拉力做的

12、功是1J，但物體重力勢(shì)能的增加量可能不是1J,1、物體運(yùn)動(dòng)，重力做的功是 -1J，但物體重力勢(shì)能的增加量不是1J,27,優(yōu)質(zhì)課堂,例2：起重機(jī)以5m/s2的加速度將質(zhì)量為1t的物體勻減速地沿豎直方向提升高度10m，求： （1）起重機(jī)鋼索的拉力對(duì)物體做的功為多少？ （2）物體克服重力做功為多少？ （3）物體的重力勢(shì)能變化了多少,mg-F=ma,F=mg-ma=5103N,WF=Fh=5104J,WG=-mgh=-1104J,EP=-WG=1104J,28,優(yōu)質(zhì)課堂,例3、桿中點(diǎn)有一轉(zhuǎn)軸O，兩端分別固定質(zhì)量為2m、m的小球a和b,當(dāng)桿從水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，小球a和b構(gòu)成的系統(tǒng)的重力勢(shì)能如何變化

13、？變化了多少,以桿初位置所在的水平面為零勢(shì)能面,水平初位置：EPa=EPb=0; 系統(tǒng)：EP總=0,豎直末位置：EPa=-2mgL; EPb=mgL 系統(tǒng)：EP總= EPa+EPb =-2mgL+mgL=-mgL,EP總= EP總- EP總= -mgL,系統(tǒng)重力勢(shì)能減少,29,優(yōu)質(zhì)課堂,例4：長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩一端固定在天花板上，另一端系一質(zhì)量為M的小球，把小球從如圖位置由靜止釋放，求輕繩擺到豎直方向時(shí)，重力對(duì)小球做的功,30,優(yōu)質(zhì)課堂,例5：如圖，質(zhì)量為m的物體置于水平地面上，其上表面豎直立著一根輕彈簧，彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，勁度系數(shù)為k，下端與物體相連接，現(xiàn)將彈簧上端緩緩豎直向上提起一段距離L，使物體

14、離開(kāi)地面，這時(shí)物體重力勢(shì)能增加了多少,31,優(yōu)質(zhì)課堂,6.一質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為A的長(zhǎng)方體物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1.為使它水平移動(dòng)距離A，可以用將它翻倒或向前緩慢平推兩種方法，則下列說(shuō)法中正的是（） A.將它翻倒比平推前進(jìn)做功少 B.將它翻倒比平推前進(jìn)做功多 C.兩種情況做功一樣多 D.兩種情況做功多少無(wú)法比較,B,解析:通過(guò)重心的變化求取重力勢(shì)能的變化量，進(jìn)而求得外力克服重力所做的功,使物塊水平移動(dòng)距離a，需將它翻倒一次，需克服重力做功，使其重心位置由離地 增加到,所以：至少需做功,而緩慢平推需做功,32,優(yōu)質(zhì)課堂,討論與交流： 某城市內(nèi)部有兩條河流，甲河水流落差最大的位置A海拔高度是

15、1000米，最大落差為20米，乙河水流落差最大的位置B海拔高度為200米，最大落差為50米，問(wèn)： （1）位置A和位置B誰(shuí)比較高？ （2）現(xiàn)在該城市要建造一座水電站，哪個(gè)位置更合適,33,優(yōu)質(zhì)課堂,課堂訓(xùn)練,1、選擇不同的水平面作為參考平面，物體在某一位置的重力勢(shì)能和某一過(guò)程中重力勢(shì)能改變量( ) A.都具有不同的數(shù)值 B.都具有相同的數(shù)值 C.前者具有相同的數(shù)值，后者具有不同的數(shù)值 D.前者具有不同的數(shù)值，后者具有相同的數(shù)值,D,34,優(yōu)質(zhì)課堂,1、用定滑輪從井中向上提水，已知一桶水的重量為200N，以地面為參考平面， 1）當(dāng)水桶在井下5m 深處時(shí)，水的重力勢(shì)能為多少？ 2）將水桶提到離地面0

16、.8m高處時(shí)，水的重力勢(shì)能為多少？ 3）在這個(gè)過(guò)程中，水的重力對(duì)水做的功為多少,練習(xí),35,優(yōu)質(zhì)課堂,3、一質(zhì)量m2kg的物體，沿光滑斜面滑 下位移s=2m，斜面傾角為300。求： 物體下滑過(guò)程中，重力對(duì)物體所做的功？ 以地面為參考平面，物體初始位置時(shí)的重 力勢(shì)能是多少？ 3)以斜面的頂點(diǎn)所在平面為參考平面，物體 末位置時(shí)的重力勢(shì)能是多少？物體的重力 勢(shì)能變化了多少,36,優(yōu)質(zhì)課堂,課堂練習(xí) P13問(wèn)題與練習(xí)1、 4、2 課外練習(xí) P13 問(wèn)題與練習(xí) 2、3,37,優(yōu)質(zhì)課堂,54 重力勢(shì)能 問(wèn)題與練習(xí)參考解答,38,優(yōu)質(zhì)課堂,1.證明：設(shè)斜面高度為h，對(duì)應(yīng)于傾角為1、 2、3的斜面長(zhǎng)分別為l1、l2、l3。 由功的公式可知，在傾角為1的斜面，重力與位移的夾角為(/21)，重力所做的功為： WG=mgl1cos(/21)=mgl1sin1=mgh,同理可證，在傾角為2、3的斜面上，重力所做的功都等于mgh，與斜面傾角無(wú)關(guān),39,優(yōu)質(zhì)課堂,2.答： （1）足球由位置1運(yùn)動(dòng)到位置2時(shí)，重力所做的功為mgh，足球克服重力所做的功為mgh，足球的重力勢(shì)能增加mgh。 （2）足球由位置2運(yùn)動(dòng)到位置3時(shí)，重力做的功為mgh，足球的重力勢(shì)能減少了mgh,3）足球由位置1運(yùn)動(dòng)到位置3時(shí)，重力做功為