7.4重力勢能2

1、第七章第七章 機(jī)械能及其守恒定律機(jī)械能及其守恒定律一 重力的功用自己的課本做如下試驗(yàn)用自己的課本做如下試驗(yàn)1、重力做功、重力做功WG與高度與高度h有關(guān)有關(guān)2、重力做功重力做功WG與質(zhì)量與質(zhì)量m有關(guān)有關(guān) 1 1）同一課本從不同高度下落到自己手）同一課本從不同高度下落到自己手上，感覺上，感覺 2 2）不同質(zhì)量的課本從同一高度下落到）不同質(zhì)量的課本從同一高度下落到自己手上，感覺自己手上，感覺 探究得到的結(jié)論：探究得到的結(jié)論： 重力做功與什么因素有關(guān)呢？重力做功與什么因素有關(guān)呢？類型類型3類型類型2類型類型1一 重力的功BBh1h2h3hh1h2Amg類型類型1 1: :類型類型2 2: :類型類型3

2、 3: :A1A2A3WGmghmgh1mgh2WGmgl cosmghmgh1mgh2WGmgh1mgh2mgh3 mgh mgh1mgh2lBmgAAmg一 重力的功問題：若同樣的人沿問題：若同樣的人沿不同路徑不同路徑從滑梯上從滑梯上端到下端，請判斷重力做功是否相同？端到下端，請判斷重力做功是否相同？結(jié)論物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對它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)的路徑無關(guān)。終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。WGmgh1mgh2初態(tài)和末態(tài)的表達(dá)式均為初態(tài)和末態(tài)的表達(dá)式均為“mgh”，這個(gè)這個(gè)“mgh”代表什么？代表什么？重力做的功等于“

3、mgh”這個(gè)量的變化.在物理學(xué)中， “mgh”是一個(gè)有特殊意義的物理量.就用這個(gè)物理量表示物體的重力勢能。物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。1、定義：、定義： 2、重力勢能的表達(dá)式、重力勢能的表達(dá)式 ： Ep = mghm 物體的質(zhì)量，單位物體的質(zhì)量，單位:千克（千克（kg） g 重力加速度，單位重力加速度，單位:米秒米秒2（ms2） h 物體物體重心重心所處的高度，單位所處的高度，單位:米（米（m）Ep 物體的重力勢能，單位物體的重力勢能，單位:焦（焦（J）3、物體的重力勢能等于它所受的重力與物體的重力勢能等于它所受的重力與所處高度的乘積所處高度

4、的乘積EPmgh討論：討論：質(zhì)量為質(zhì)量為3kg的小球的小球半徑為半徑為0.1m,放在放在0.9m高的桌面上高的桌面上,它具有的重它具有的重力勢能為多少力勢能為多少?rH4. 重力勢能的相對性hhhAhhhAhhhABBBEPB=-=-3mghEPA= =2mghEPB=-=-2mghEPA= =0EPA=-=-mghEPB= =0重力勢能的變化重力勢能的變化 EPBEPA - -2mgh重力勢能具有重力勢能具有相對性相對性，為了比較勢能的大小我們，為了比較勢能的大小我們通常選一個(gè)通常選一個(gè)參考面參考面，處在參考面的物體的重力勢，處在參考面的物體的重力勢能為能為0 0 ，參考面，參考面上方上方的

5、物體的重力勢能是的物體的重力勢能是正正數(shù)，數(shù)，參考面參考面下方下方的物體的重力是的物體的重力是負(fù)負(fù)數(shù)。數(shù)。以井口為參考平面以井口為參考平面以井底為參考平面以井底為參考平面 Ep/JEp/J Ep/JEp/JAABBCC例、質(zhì)量為例、質(zhì)量為0.5kg的石塊在距深為的石塊在距深為4m的井口高的井口高2m處處,那么它在那么它在A、B、C點(diǎn)所具有的重力勢能怎樣？點(diǎn)所具有的重力勢能怎樣？(g取取10m/s2)HhABCA100-203020010301030如圖有一個(gè)質(zhì)量如圖有一個(gè)質(zhì)量2kg的小球放在桌面以上的小球放在桌面以上h1=1.2m處的處的A點(diǎn)，落到地面上的點(diǎn)，落到地面上的B點(diǎn)，桌面離地的高為點(diǎn)

6、，桌面離地的高為h2=0.8m請按要求填寫下表請按要求填寫下表 (g=10m/s2)參考參考平面平面小球在小球在A點(diǎn)重力勢點(diǎn)重力勢能能小球在小球在B點(diǎn)重力點(diǎn)重力勢能勢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下落過程小球重力小球重力勢能變化勢能變化桌面桌面地面地面24Jh1h2AB 選取不同的參考平面選取不同的參考平面, ,Ep數(shù)值不同數(shù)值不同16J40J40J40J0J40J40J WG、Ep與參考面的選取與參考面的選取無關(guān)無關(guān)4、重力勢能具有相對性、重力勢能具有相對性2) h是指物體重心到參考平面的高度。是指物體重心到參考平面的高度。2) 選擇參考平面要視問題研究方便而定選擇參考平

7、面要視問題研究方便而定,通常選地面為參考面通常選地面為參考面。 選不同的參考面物體的重力勢能各不相同選不同的參考面物體的重力勢能各不相同, ,但對但對重重力勢能的變化力勢能的變化沒有影響。沒有影響。5、重力勢能是標(biāo)量、重力勢能是標(biāo)量注意：重力勢能的正、負(fù)表示大小。注意：重力勢能的正、負(fù)表示大小。EP為正表示比在為正表示比在參考平面時(shí)的重力勢能大，參考平面時(shí)的重力勢能大，EP為負(fù)表示比在參考平面為負(fù)表示比在參考平面時(shí)的重力勢能小。時(shí)的重力勢能小。WGmgh1mgh2WGEP1EP2初態(tài)的重力勢能初態(tài)的重力勢能末態(tài)的重力勢能末態(tài)的重力勢能重力做重力做的功的功三三 重重力力做做功功與與重重力力勢勢能

8、能的的關(guān)關(guān)系系WGEP1EP21、當(dāng)物體由高處向低處運(yùn)動(dòng)時(shí)：、當(dāng)物體由高處向低處運(yùn)動(dòng)時(shí)：重力做重力做正功正功，即，即WG，EP1EP2重力勢能重力勢能減小減小2、當(dāng)物體由低處向高處運(yùn)動(dòng)時(shí)：、當(dāng)物體由低處向高處運(yùn)動(dòng)時(shí)：重力做重力做負(fù)功負(fù)功，即，即WG，EP1EP2重力勢能重力勢能增大增大重力做功對應(yīng)著重力做功對應(yīng)著重力勢能的變化重力勢能的變化三三 重重力力做做功功與與重重力力勢勢能能的的關(guān)關(guān)系系重力所做的重力所做的功等于重力功等于重力勢能減少量勢能減少量WG= Ep1關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列說法關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列說法中正確的是中正確的是: A當(dāng)重力做正功時(shí)，重力勢能一定

9、減少當(dāng)重力做正功時(shí)，重力勢能一定減少 B物體克服重力做功時(shí)，重力勢能一定增加物體克服重力做功時(shí)，重力勢能一定增加 C任何物體的重力勢能都有確定值任何物體的重力勢能都有確定值 D重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)2物體在運(yùn)動(dòng)過程中，克服重力做功為物體在運(yùn)動(dòng)過程中，克服重力做功為50J，則則:A重力做功為重力做功為50J B物體的重力勢能一定增加物體的重力勢能一定增加50J C物體的動(dòng)能一定減少物體的動(dòng)能一定減少50J D重力做了重力做了50J的負(fù)功的負(fù)功 2、以、以40ms的初速度豎直向上拋出一個(gè)物的初速度豎直向上拋出一個(gè)物體，以拋出點(diǎn)為參考平面，經(jīng)過體，以拋出

10、點(diǎn)為參考平面，經(jīng)過 t s 后，物體后，物體的重力勢能是重力勢能最大值的的重力勢能是重力勢能最大值的3/4倍，則倍，則 t 的大小為（的大小為（g = 10ms2） A2 s B3 s C4 s D5 s 1、掛在豎直墻壁上的長、掛在豎直墻壁上的長1.80m的畫，畫面質(zhì)的畫，畫面質(zhì)量為量為100g，下面畫軸質(zhì)量為，下面畫軸質(zhì)量為200g，將它沿墻緩，將它沿墻緩慢卷起，慢卷起，g取取10ms2，需做多少功？，需做多少功？3. 沿著沿著高度相同高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面向上將同一物體拉到頂端，以下說法中正確斜面向上將同一物體拉到頂端，以下說法中正確的是的是

11、: A沿坡度小，長度大的斜面上升克服重力做沿坡度小，長度大的斜面上升克服重力做功多功多 B沿坡度大，粗糙程度大的斜面上升克服重沿坡度大，粗糙程度大的斜面上升克服重力做功多力做功多 C沿坡度小，粗糙程度大的斜面上升克服重沿坡度小，粗糙程度大的斜面上升克服重力做功多力做功多 D上述幾種情況克服重力做功一樣多上述幾種情況克服重力做功一樣多B4如圖表示一個(gè)斜拋物體的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體由如圖表示一個(gè)斜拋物體的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體由拋出位置拋出位置1運(yùn)動(dòng)到最高位置運(yùn)動(dòng)到最高位置2時(shí)，重力做功是多時(shí)，重力做功是多少？重力勢能改變了多少？由位置少？重力勢能改變了多少？由位置2運(yùn)動(dòng)到跟運(yùn)動(dòng)到跟位置位置1在同一水平面上的位置在

12、同一水平面上的位置3時(shí)，重力做功和時(shí)，重力做功和重力勢能的變化是多少？由位置重力勢能的變化是多少？由位置1運(yùn)動(dòng)到位置運(yùn)動(dòng)到位置3呢？呢？ 1、發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)、發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν庾龉Γ蚨哂心芰?，這種能量叫做能夠?qū)ν庾龉?，因而具有能量，這種能量叫做彈性勢能彈性勢能物體的形變程度越大，彈性勢能也越大物體的形變程度越大，彈性勢能也越大 2、影響彈性勢能的因素：、影響彈性勢能的因素：跟形變量及物體材料等自身因素有關(guān)。跟形變量及物體材料等自身因素有關(guān)。2p12Ek l其中，其中，k是彈簧的勁度系數(shù)，是彈簧的勁度系數(shù)， l是彈簧的伸長量或壓縮量是彈簧的伸長量或壓縮

13、量3、彈簧彈性勢能、彈簧彈性勢能 4、彈性勢能和重力勢能的對比、彈性勢能和重力勢能的對比 重力勢能：大小由地球和地面上物體的重力勢能：大小由地球和地面上物體的相對位置決定；相對位置決定； 彈性勢能：大小由形變程度決定，即由彈性勢能：大小由形變程度決定，即由物體的各部分相對位置決定。物體的各部分相對位置決定。 小結(jié)：（小結(jié)：（1）勢能也叫位能）勢能也叫位能 （2）勢能具有系統(tǒng)性：重力勢能是地球和）勢能具有系統(tǒng)性：重力勢能是地球和物體組成的系統(tǒng)共有的，彈性勢能是物體的物體組成的系統(tǒng)共有的，彈性勢能是物體的各部分所共有的各部分所共有的 小結(jié)：小結(jié)：勢能勢能重重力力勢勢能能彈彈性性勢勢能能1、物體的重

14、力勢能等于物體的重、物體的重力勢能等于物體的重 力和它的高度的乘積力和它的高度的乘積。2、重力勢能是標(biāo)量，是狀態(tài)量。、重力勢能是標(biāo)量，是狀態(tài)量。3、重力勢能是物體和地球共有的，、重力勢能是物體和地球共有的， 常稱為物體的重力勢能。常稱為物體的重力勢能。4、重力勢能具有相對性。、重力勢能具有相對性。5、重力做功與路徑無關(guān)，與初、末、重力做功與路徑無關(guān)，與初、末位置有關(guān)。位置有關(guān)。1、發(fā)生彈性勢能的物體，在恢復(fù)原、發(fā)生彈性勢能的物體，在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν庾龉?，物體具有能量，狀時(shí)能夠?qū)ν庾龉?，物體具有能量，這種能量叫彈性勢能。這種能量叫彈性勢能。2、彈性勢能：、彈性勢能：2p1E =kl2四四 重重力力勢勢能能是是系系統(tǒng)統(tǒng)所所共共有有的的1 1、重力是物體與地球之間的作用力、重力是物體與地球之間的作用力2 2、重力勢能是物體與地球組成的系、重力勢能是物體與地球組成的系統(tǒng)所共有的統(tǒng)所共有的小結(jié)一、重力做功的特點(diǎn)：一、重力做功的特點(diǎn)： 與與路徑無關(guān)路徑無關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差高度差有關(guān)有關(guān)二、重力勢能：地球上的物體具有的與它高度有二、重力勢能：地球上的物體具有的與