《重力势能》课件.ppt

重力势能前言前言 物体由于被举高而具有的能叫重力势能。物体由于被举高而具有的能叫重力势能。 物体的高度发生变化时，重力要做功：物体被物体的高度发生变化时，重力要做功：物体被举举高高时，重力做时，重力做负负功；物体功；物体下降下降时，重力做时，重力做正正功。功。几个概念力：物体之间的相互作用。重力：物体由于地球的吸引而受到 的力势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的 能量。一个新的概念重力势能因此，因此，认识这种势能，不能脱离对重力做功的研究。认识这种势能，不能脱离对重力做功的研究。物体物体竖直竖直下落下落 从从 A A 到到 B BAhBh1h2WG=mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2 一.重力做功物体沿斜线运动物体沿斜线运动 从从 A A 到到 C CAChLh1h2WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2物体物体沿曲线沿曲线运动运动 从从 A A 到到 C Ch1h2h3ACh2h1hAh 1LW1=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重力做功的特点: 重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，与物体运动的路径无关与物体运动的路径无关。WG = mgh1 - mgh2上述分析过程表明：上述分析过程表明： 还表明：功的大小等于物重跟起点高度的乘积还表明：功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积与物重跟终点高度的乘积mgh2两者之差。即两者之差。即即：即：WG = mgh【例例1】某游客领着孩子游泰山时，孩子某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚点滚到了山脚下的到了山脚下的B点，高度标记如图点，高度标记如图741所示，则下列说法正确的是所示，则下列说法正确的是()A从从A到到B的曲线轨迹长度不知道，的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程中重力做的功无法求出此过程中重力做的功图741B从从A到到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功做的功C从从A到到B重力做功重力做功mg(Hh)D从从A到到B重力做功重力做功mgH答案D1.1.定义：物体的重力势能等于它所受重力与所定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。处高度的乘积。2.2.单位：国际单位制中，焦耳单位：国际单位制中，焦耳(J)(J)。 1J=1kg1J=1kgm.s-2 .m=1N.m .m=1N.m3.3.重力势能是重力势能是标量标量，状态量。，状态量。4.4.重力势能的变化重力势能的变化 E EP P=mgh=mgh2 2-mgh-mgh1 1 Ep=mgh 可见可见,重力做的功等于重力做的功等于“mghmgh”这个量的变化这个量的变化.在物理学中，在物理学中， “mghmgh”是一个有特殊意义的物理量是一个有特殊意义的物理量. 这这个物理量就是表示物体的重力势能。个物理量就是表示物体的重力势能。二.重力势能WG = mgh1 - mgh2 = Ep1 - Ep214三、重力做功与重力势能变化关系三、重力做功与重力势能变化关系重力做的功等于重力势能的减少量重力做的功等于重力势能的减少量 如果重力做如果重力做正功正功，重力势能，重力势能减少减少，减少的重力，减少的重力势能势能等于等于重力对物体做的重力对物体做的功功 如果重力做如果重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加，增加的重力，增加的重力势能势能等于等于物体物体克服克服重力做的重力做的功功即即 WG = Ep 讨论讨论：重力势能为零的物体是不是就没有重重力势能为零的物体是不是就没有重力势能力势能？计算重力势能之前需要先选定计算重力势能之前需要先选定参考平面参考平面 在参考面下方在参考面下方的物体的高度是的物体的高度是负值负值，重力，重力势能也是势能也是负值负值。 参考平面的选取是参考平面的选取是任意任意的的 . 在参考面上方在参考面上方的物体的高度是的物体的高度是正值正值，重力，重力势能也是势能也是正值正值；势能是势能是状态量状态量、标量标量+ +、表示表示大小大小17四、重力势能的相对性四、重力势能的相对性高度是相对的，所以重力势能也是相对的高度是相对的，所以重力势能也是相对的【例例3】如图如图742所示，桌面所示，桌面距地面的高度为距地面的高度为0.8 m，一物体，一物体质量为质量为2 kg，放在桌面上方，放在桌面上方0.4 m的支架上，求的支架上，求(1)以桌面为零势能参考平面，计以桌面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算算物体具有的重力势能，并计算图742物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？(2)以地面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，以地面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？(3)以上计算结果说明什么？以上计算结果说明什么？8 J24 J24 J24 J(3)通过上面的计算可知，重力势能是相对的，它的通过上面的计算可知，重力势能是相对的，它的大小与零势能参考平面的选取有关，而重力势能的大小与零势能参考平面的选取有关，而重力势能的变化是绝对的，它与零势能参考平面的选取无关，变化是绝对的，它与零势能参考平面的选取无关，其变化值与重力对物体做功的多少有关其变化值与重力对物体做功的多少有关 必须指出的是，必须指出的是，重力势能跟重力做功密切重力势能跟重力做功密切相关相关，而重力是而重力是地球与物体之间的地球与物体之间的相互作用力相互作用力。也就是说，倘若也就是说，倘若没有地球，就谈不上没有地球，就谈不上重力。重力。所所以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成的这个物体的这个物体“系统系统”所共有的，而不是地球上所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。的物体单独具有的。 重力势能属于重力势能属于物体和地球组成的物体和地球组成的系统系统 . .五.重力势能的系统性 平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。小小 结结一、重力做功的特点：一、重力做功的特点： 与路径无关，只与起点和终点的高度差有关与路径无关，只与起点和终点的高度差有关二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。量。三、重力做功与重力势能变化的关系：三、重力做功与重力势能变化的关系： 重力做的功等于重力势能减少重力做的功等于重力势能减少WG=mgh1mgh2 = Ep四、重力势能是相对的四、重力势能是相对的 ，正负表示大小正负表示大小。 一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为参考平面。面作为参考平面。五、势能是系统能。指系统所有。五、势能是系统能。指系统所有。WG=mgh 高度差高度差 Ep=mgh