人教版高中物理必修2-7.4《重力勢能》參考課件

1、重力勢能前言前言 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，重力要做功：物體被舉高時，重力做負功；物體下降時，重力做正功。幾個概念力：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。一個新的概念重力勢能因此，因此，認識這種勢能，不能脫離對重力做功的研究。認識這種勢能，不能脫離對重力做功的研究。物體物體豎直豎直下落下落 從從 A A 到到 B BAhBh1h2WG=mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2 一一. .重力做功重力做功物體沿斜線運動物體沿斜線運動 從從 A A 到到 C CAChLh1h2WG=mgLco

2、s =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2物體物體沿曲線沿曲線運動運動 從從 A A 到到 C Ch1h2h3ACh2h1hAh 1L LW1=mglcos1=mg h 1W=W1+W2+W3+ W=mg h 1+ mg h 2 + mg h 3 + =mg （h 1+ h 2 + h 3 ) =mg h =mgh1mgh2重力做功的重力做功的特點特點: 重力做功重力做功只跟它的起點和終點的位置只跟它的起點和終點的位置（高度差）（高度差）有關(guān)有關(guān)，與物體運動的路徑無關(guān)與物體運動的路徑無關(guān)。WG = mgh1 - mgh2上述分析過程表明：上述分析過程表明： 還表明：功的大小等于物重跟

3、起點高度的乘積還表明：功的大小等于物重跟起點高度的乘積mgh1與與物重跟終點高度的乘積物重跟終點高度的乘積mgh2兩者之差。即兩者之差。即即：即：WG = mgh二二. .重力勢能重力勢能1.定義：物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度定義：物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積。的乘積。2.單位：國際單位制中，焦耳單位：國際單位制中，焦耳(J)。 1J=1kgm s-2 m=1N m3.重力勢能是重力勢能是標(biāo)量標(biāo)量，狀態(tài)量。，狀態(tài)量。4.重力勢能的變化重力勢能的變化 EP=mgh2-mgh1 Ep=mgh 可見可見,重力做的功等于重力做的功等于“mgh”這個量的變化這個量的變化.在物理

4、學(xué)中，在物理學(xué)中， “mgh”是一個有特殊意義的物理量是一個有特殊意義的物理量. 這這個物理量就是表示物體的重力勢能。個物理量就是表示物體的重力勢能。WG = mgh1 - mgh2 = Ep1 - Ep214三、重力做功與重力勢能變化關(guān)系三、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重力做的功等于重力勢能的減少量 如果重力做如果重力做正功正功，重力勢能，重力勢能減少減少，減少的重，減少的重力勢能力勢能等于等于重力對物體做的重力對物體做的功功 如果重力做如果重力做負功負功，重力勢能，重力勢能增加增加，增加的重，增加的重力勢能力勢能等于等于物體物體克服克服重力做的重力做的功功即即

5、WG = Ep討論討論：重力勢能為零的物體是不是就沒有重重力勢能為零的物體是不是就沒有重力勢能力勢能？計算重力勢能之前需要先選定計算重力勢能之前需要先選定參考平面參考平面 在參考面下方在參考面下方的物體的高度是的物體的高度是負值負值，重，重力勢能也是力勢能也是負值負值。 參考平面的選取是參考平面的選取是任意任意的的 。在參考面上方在參考面上方的物體的高度是的物體的高度是正值正值，重力，重力勢能也是勢能也是正值正值； 勢能是勢能是狀態(tài)量狀態(tài)量、標(biāo)量標(biāo)量+ +、表示表示大小大小。四、重力勢能的相對性四、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高度是相對的，所以重力勢能也是相對的 必須指

6、出的是，必須指出的是，重力勢能跟重力做功密切相關(guān)重力勢能跟重力做功密切相關(guān)，而重力是而重力是地球與物體之間的地球與物體之間的相互作用力相互作用力。也就是說，。也就是說，倘若倘若沒有地球，就談不上沒有地球，就談不上重力。重力。所以，嚴格說來，重所以，嚴格說來，重力勢能是地球與物體所組成的這個物體力勢能是地球與物體所組成的這個物體“系統(tǒng)系統(tǒng)”所共所共有的，而不是地球上的物體單獨具有的。有的，而不是地球上的物體單獨具有的。 重力勢能屬于重力勢能屬于物體和地球組成的系統(tǒng)物體和地球組成的系統(tǒng) 。五五. .重力勢能的系統(tǒng)性重力勢能的系統(tǒng)性 平常所說的平常所說的“物體物體”的重力勢能，只的重力勢能，只是一種

7、習(xí)慣簡化的說法。是一種習(xí)慣簡化的說法。例：例： 如圖，質(zhì)量如圖，質(zhì)量0.5kg的小球，從桌面以上的小球，從桌面以上h1=1.2m的的A點落到地面的點落到地面的B點，桌面高點，桌面高h2=0.8m請按要求填寫請按要求填寫下表下表(g=10m/s2)參考參考平面平面小球在小球在A點重力勢點重力勢能能小球在小球在B點重力勢點重力勢能能下落過程下落過程小球重力小球重力做功做功下落過程小下落過程小球重力勢能球重力勢能變化變化桌面桌面地面地面 6J10J-4J010J10J-10J-10Jh1h2AB 選取不同的參考平面選取不同的參考平面, ,物體的重力勢能的數(shù)值不同物體的重力勢能的數(shù)值不同 對一個確定的

8、過程，對一個確定的過程，W WG G和和E EP P與參考面的選擇無關(guān)與參考面的選擇無關(guān)20小小 結(jié)結(jié)一、重力做功的特點：一、重力做功的特點： 與路徑無關(guān)，只與起點和終點的高度差有關(guān)與路徑無關(guān)，只與起點和終點的高度差有關(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。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：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重力做的功等于重力勢能減少WG=mgh1mgh2 重力做負功時，重力勢能增加重力做負功時，重力勢能增加四、重力勢能是相對的四、重力勢能是相對的 ，正負表示大小正負表示大小。 一般不

9、加說明是以地面或題目中的最低點所在的平面作為參一般不加說明是以地面或題目中的最低點所在的平面作為參考平面?？计矫?。五、勢能是系統(tǒng)能。指系統(tǒng)所有。五、勢能是系統(tǒng)能。指系統(tǒng)所有。 WG=mgh 高度差高度差 Ep=mgh課堂練習(xí)課堂練習(xí)問題與練習(xí)參考解答問題與練習(xí)參考解答 1.證明證明：設(shè)斜面高度為：設(shè)斜面高度為h，對應(yīng)于傾角為，對應(yīng)于傾角為1、2、3的斜面長分別為的斜面長分別為l1、l2、l3。 同理可證，在傾角為同理可證，在傾角為2、3的斜面上，重力所做的的斜面上，重力所做的功都等于功都等于mgh，與斜面傾，與斜面傾角無關(guān)。角無關(guān)。由功的公式可知，在傾角為由功的公式可知，在傾角為1的斜面，重力

10、的斜面，重力與位移的夾角為與位移的夾角為(/21)，重力所做的功，重力所做的功為：為：WG=mgl1cos(/2 1)=mgl1sin 1 =mgh。2.答：答：（1）足球由位置）足球由位置1運動到位置運動到位置2時，重力所做的功為時，重力所做的功為mgh，足球克服重力所做的功為，足球克服重力所做的功為mgh，足球的，足球的重力勢能增加重力勢能增加mgh。（2）足球由位置）足球由位置2運動到位置運動到位置3時，重力做的功為時，重力做的功為mgh，足球的重力勢能減少了，足球的重力勢能減少了mgh。（3）足球由位置）足球由位置1運動到位置運動到位置3時，重時，重力做功為力做功為0，重力勢，重力勢能

11、變化為能變化為0。h1h2ABv3.答：答：（1）見下表）見下表p（2）如果下落過程中有空氣阻力）如果下落過程中有空氣阻力,表格中的數(shù)據(jù)表格中的數(shù)據(jù)不變。不變。p說明：本題的意圖是使學(xué)生認識，重力勢能跟說明：本題的意圖是使學(xué)生認識，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)，與相對應(yīng)，與0勢面的選取無關(guān)。重力做的功只跟勢面的選取無關(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)。物體位置的變化有關(guān)，與是否存在其他力無關(guān)。所選擇的 參考平面 小球在 A 點 的重力勢能 小球在 B 點 的重力勢能 整個下落過程中小球重力所做的功

12、 整個下落過程中小球重力重力勢能的變化 桌面 6J 4J 10J 10J 地面 10J 0 10J 10J 4.答：答：A正確。例如：物體在向上的拉力作用下，如果做正確。例如：物體在向上的拉力作用下，如果做勻加速直線運動，這時拉力的功大于重力勢能的增勻加速直線運動，這時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動，這時拉力的功加量。如果物體做勻減速直線運動，這時拉力的功小于重力勢能的減少量。小于重力勢能的減少量。B錯誤。物體勻速上升，拉力的大小等于重力，拉錯誤。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。力的功一定等于重力勢能的增加量。C錯誤。根據(jù)錯誤。根據(jù)W

13、G=EP1-EP2可知，重力做可知，重力做-1J的功，的功，重力勢能的增加量為重力勢能的增加量為1J。D錯誤。重力做功只與起點和終點的位置有關(guān)，與錯誤。重力做功只與起點和終點的位置有關(guān)，與路徑無關(guān)，路徑無關(guān)，A、B兩點的位置不變，從兩點的位置不變，從A點到點到B點的點的過程中，無論經(jīng)過什么路徑，重力的功都是相同的。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、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)值都具有不同的數(shù)值 B.都具有相同的數(shù)值都具有相同的數(shù)值 C.前者具有相同的數(shù)值，后者具有不同的數(shù)值前者具有相同的數(shù)值，后者具有不同的數(shù)值