高中物理 7_4 重力勢能 新人教版必修21

1、重力勢能,前言,物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能。 物體的高度發(fā)生變化時(shí)，重力要做功：物體被舉 高時(shí)，重力做負(fù)功；物體下降時(shí)，重力做正功,幾個(gè)概念,力：物體之間的相互作用,重力：物體由于地球的吸引而受到 的力,勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的 能量,一個(gè)新的概念重力勢能,因此，認(rèn)識(shí)這種勢能，不能脫離對重力做功的研究,WG=mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2,一.重力做功,WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2,物體沿曲線運(yùn)動(dòng) 從 A 到 C,W1=mglcos1=mg h 1,W=W1+W2+W3+,W=mg h 1+ mg h 2 + mg

2、h 3,mg （h 1+ h 2 + h 3,mg h,mgh1mgh2,重力做功的特點(diǎn),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)的路徑無關(guān),WG = mgh1 - mgh2,上述分析過程表明,還表明：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。即,即：WG = mgh,二.重力勢能,1.定義：物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積。 2.單位：國際單位制中，焦耳(J)。 1J=1kgm.s-2 .m=1N.m 3.重力勢能是標(biāo)量，狀態(tài)量。 4.重力勢能的變化 EP=mgh2-mgh1,Ep=mgh,可見,重力做的功等于“mgh”這個(gè)

3、量的變化,在物理學(xué)中， “mgh”是一個(gè)有特殊意義的物理量. 這個(gè)物理量就是表示物體的重力勢能,WG = mgh1 - mgh2 = Ep1 - Ep2,14,三、重力做功與重力勢能變化關(guān)系,重力做的功等于重力勢能的減少量,如果重力做正功，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力對物體做的功,如果重力做負(fù)功，重力勢能增加，增加的重力勢能等于物體克服重力做的功,即 WG = Ep,討論：重力勢能為零的物體是不是就沒有重力勢能,計(jì)算重力勢能之前需要先選定參考平面,在參考面下方的物體的高度是負(fù)值，重力勢能也是負(fù)值,參考平面的選取是任意的,在參考面上方的物體的高度是正值，重力勢能也是正值,勢能是狀態(tài)量、標(biāo)

4、量+、表示大小,17,四、重力勢能的相對性,高度是相對的，所以重力勢能也是相對的,必須指出的是，重力勢能跟重力做功密切相關(guān)，而重力是地球與物體之間的相互作用力。也就是說，倘若沒有地球，就談不上重力。所以，嚴(yán)格說來，重力勢能是地球與物體所組成的這個(gè)物體“系統(tǒng)”所共有的，而不是地球上的物體單獨(dú)具有的,重力勢能屬于物體和地球組成的系統(tǒng),五.重力勢能的系統(tǒng)性,平常所說的“物體”的重力勢能，只是一種習(xí)慣簡化的說法,例： 如圖，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請按要求填寫下表(g=10m/s2,6J,10J,4J,0,10J,10J,10J,10J,

5、選取不同的參考平面,物體的重力勢能的數(shù)值不同,對一個(gè)確定的過程，WG和EP與參考面的選擇無關(guān),20,小 結(jié),一、重力做功的特點(diǎn)： 與路徑無關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān) 二、重力勢能：地球上的物體具有的與它高度有關(guān)的能量。 三、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系： 重力做的功等于重力勢能減少WG=mgh1mgh2 重力做負(fù)功時(shí)，重力勢能增加 四、重力勢能是相對的 ，正負(fù)表示大小。 一般不加說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、勢能是系統(tǒng)能。指系統(tǒng)所有,WG=mgh 高度差,Ep=mgh,課堂練習(xí) P63問題與練習(xí)1、2、 4、 課外練習(xí) 創(chuàng)新設(shè)計(jì)相關(guān)練習(xí) 2、3,54 重力勢能

6、問題與練習(xí)參考解答,1.證明：設(shè)斜面高度為h，對應(yīng)于傾角為1、 2、3的斜面長分別為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，與斜面傾角無關(guān),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0，重力勢能變化為0,3.答：（

7、1）見下表,2）如果下落過程中有空氣阻力,表格中的數(shù)據(jù)不變。 說明：本題的意圖是使學(xué)生認(rèn)識(shí)，重力勢能跟0勢面的選取有關(guān)，而重力勢能的變化跟重力的功相對應(yīng)，與0勢面的選取無關(guān)。重力做的功只跟物體位置的變化有關(guān)，與是否存在其他力無關(guān),4.答： A正確。例如：物體在向上的拉力作用下，如果做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)拉力的功大于重力勢能的增加量。如果物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)拉力的功小于重力勢能的減少量。 B錯(cuò)誤。物體勻速上升，拉力的大小等于重力，拉力的功一定等于重力勢能的增加量。 C錯(cuò)誤。根據(jù)WG=EP1-EP2可知，重力做-1J的功，重力勢能的增加量為1J。 D錯(cuò)誤。重力做功只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，與路徑無關(guān)，A、B兩點(diǎn)的位置不變，從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，無論經(jīng)過什么路徑，重力的功都是相同的,練習(xí)題：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，則起重機(jī)鋼索的拉力對物體做的功為多少？物體克服重力做功為多少？物體的重力勢能變化了多少,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能和某一過程中重力勢能改變量( ) 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