7.4重力势能2.ppt
疑是银河落九天。飞流直下三千尺，4、重力势能、重力势能 20112011年的第一场雪，比年的第一场雪，比以往来的更晚一些以往来的更晚一些 蓬松的白雪，给人以恬蓬松的白雪，给人以恬静、美丽的感觉。然而雪崩静、美丽的感觉。然而雪崩爆发时，以排山倒海之势，爆发时，以排山倒海之势，推毁沿途一切，给人类、自推毁沿途一切，给人类、自然界带来不尽的灾难然界带来不尽的灾难绝美面具下的死神绝美面具下的死神！一个大缸一个大缸 放在你脚边，有何感觉？放在你脚边，有何感觉？淡定中！淡定中！Help!如果把它高高的悬挂在你的头顶上呢？如果把它高高的悬挂在你的头顶上呢？初中已学：物体由于被举高而具有重力势能。初中已学：物体由于被举高而具有重力势能。高中已学：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能。高中已学：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能。一个分支一个分支重重力力势势能能被举高、位置被举高、位置（表现为位移）（表现为位移）重力做功重力做功物体受到重力物体受到重力复习WF l cos1、功的定义式、功的定义式FlFF功具有累积性功具有累积性2、思考：思考：重力势能可能与什么重力势能可能与什么 因素有关呢？因素有关呢？重力势能与质量、高度有关重力势能与质量、高度有关思考：思考：重力势能与质量、高度的定量关系是重力势能与质量、高度的定量关系是什么？重力势能是否与重力做功有关呢？什么？重力势能是否与重力做功有关呢？类型类型3类型类型2类型类型1理论探究试试一一试试BBh1h2h3hh1h2Amg类型类型1:1:类型类型2:2:类型类型3:3:A1A2A3WGmghmgh1mgh2WGmgl cosmghmgh1mgh2WGmgh1mgh2mgh3 mghmgh1mgh2lBmgAAmg求下列三种情况下，小球从求下列三种情况下，小球从求下列三种情况下，小球从求下列三种情况下，小球从A A运动到运动到运动到运动到B B，重力对小球做的功，重力对小球做的功，重力对小球做的功，重力对小球做的功思考：重力做功的特点是什么？思考：重力做功的特点是什么？结论物体运动时，重力对它做的功只跟它的物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和起点和终点的位置终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。有关，而跟物体运动的路径无关。WGmgh1mgh2思考：初态和末态的表达式均为思考：初态和末态的表达式均为“mgh”，这个，这个“mgh”代表什么代表什么？一、重力做功的特点：一、重力做功的特点：结论物体的重力势能等于它所受的重力与所处物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积高度的乘积EPmgh标量、标量、二、重力势能二、重力势能物体由于被举高而具有的能量物体由于被举高而具有的能量1、定义：、定义：2、单位：、单位：焦耳（焦耳（J）3、标矢性：、标矢性：hm状态量状态量重力势能的重力势能的增、减增、减与重力做功与重力做功正、负正、负的关系？的关系？重力做功重力做功与与重力势能变化重力势能变化的关系怎样的关系怎样?思思考考：WGmgh1mgh2初态初态的重力的重力势能势能末态的重力势能末态的重力势能重力做重力做的功的功三、重力做功与重力势能变化之间的关系三、重力做功与重力势能变化之间的关系BAmghh1h2WGEP1EP2重力做功对应着重力做功对应着重力势能的变化重力势能的变化重重力力做做功功和和重重力力势势能能变变化化的的关关系系1、当物体由、当物体由高处高处向向低处低处运动时：运动时：2、当物体由、当物体由低处低处向向高处高处运动时：运动时：重重力力做做功功和和重重力力势势能能变变化化的的关关系系重力做正功，即重力做正功，即WG，EP1EP2重力势能减小重力势能减小重力做负功，即重力做负功，即WG，EP1EP2重力势能增大重力势能增大WGEP1EP2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物体克服重力做的功等于重力势能的增加量物体克服重力做的功等于重力势能的增加量思考牛刀小试一个跳水运动员质量一个跳水运动员质量m，身，身高高L,站在高为站在高为H的跳台上，的跳台上，关于估算此时运动员的重力关于估算此时运动员的重力势能的结果可能正确的是？势能的结果可能正确的是？A、0 B、CDABCD很诡异！1.1.为什么说重力势能具有相对性？为什么说重力势能具有相对性？2.2.何为参考平面？参考平面的选取是唯一的吗？何为参考平面？参考平面的选取是唯一的吗？3.3.选择不同的参考平面，物体的重力势能的值选择不同的参考平面，物体的重力势能的值 是否相同？是否会影响有关重力势能问题的是否相同？是否会影响有关重力势能问题的 研究？研究？4.4.如果物体在参考平面的上方，重力势能取什如果物体在参考平面的上方，重力势能取什 么值？么值？表示什么含义？表示什么含义？5.5.如果物体在参考平面的下方，重力势能取什如果物体在参考平面的下方，重力势能取什 么值？表示什么含义？么值？表示什么含义？6.6.为什么说为什么说“势能是系统所共有的势能是系统所共有的”？1.1.为什么说重力势能具有相对性？为什么说重力势能具有相对性？2.2.何为参考平面？参考平面的选取是唯一的吗？何为参考平面？参考平面的选取是唯一的吗？3.3.如果物体在参考平面的上方，重力势能取什么值如果物体在参考平面的上方，重力势能取什么值？表示什么含义？表示什么含义？4.4.如果物体在参考平面的下方，重力势能取什么值如果物体在参考平面的下方，重力势能取什么值？表示什么含义？表示什么含义？5.5.选择不同的参考平面，物体的重力势能的值是否选择不同的参考平面，物体的重力势能的值是否相同？是否会影响有关重力势能问题的研究？相同？是否会影响有关重力势能问题的研究？6 6、为什么说、为什么说“势能是系统所共有的势能是系统所共有的”？阅读与思考？阅读与思考？重力势能的相对性hhhAhhhAhhhABBBEPB=-=-3mghEPA=2mghEPB=-=-2mghEPA=0EPA=-=-mghEPB=0 重力势能具有重力势能具有相对性相对性，处在参考平面的物体的重力势能，处在参考平面的物体的重力势能为为0 0，参考平面，参考平面上方上方的物体的重力势能是的物体的重力势能是正正数，参考平面数，参考平面下方下方的物体的重力势能是的物体的重力势能是负负数，为了比较势能的大小，应数，为了比较势能的大小，应选选同一个同一个参考平面参考平面 。重力势能的增量重力势能的增量Ep EPBEPA-2mghh2例题：小球质量例题：小球质量1kg1kg，从桌面（离地高，从桌面（离地高h h2 2=1m=1m）以上）以上h h1 1=2m=2m的的A A点下落到地面的点下落到地面的B B点，（点，（g=10m/sg=10m/s2 2）填表）填表：h1B参考参考平面平面 小球在小球在A A点重力势点重力势能能小球在小球在B B点重力势点重力势能能下落过程下落过程小球重力小球重力做功做功下落过程小下落过程小球重力势能球重力势能变化变化桌面桌面地面地面200J300J-100J0J300J300J300J300J重力势能不同选择不同的参考平面，物体的重力势能不同选择不同的参考平面，物体的。相对性相对性绝对性绝对性重力势能有正负，表示大小重力势能有正负，表示大小。重力势能重力势能物体与地球组成的系统所共有的物体与地球组成的系统所共有的标量标量系统性系统性重力做功和势能的变化与参考平面重力做功和势能的变化与参考平面的选择无关的选择无关。A结论1 1、相对性相对性:重力势能具有相对性。重力势能具有相对性。势能有势能有正、负，正、负，表示表示大、小大、小。参考平面参考平面的选取是任意的，的选取是任意的，可视可视研究问题的方便而定，研究问题的方便而定，通常选地面为通常选地面为参考平面参考平面。四、重力势能的相对性和系统性四、重力势能的相对性和系统性3、系统性：系统性：重力势能是重力势能是“地球和物体地球和物体”组成的系统共有的。组成的系统共有的。2、重力势能的变化与参考平面的选取、重力势能的变化与参考平面的选取无关。无关。小树大树那个更小树大树那个更高高一、重力做功：与起点和终点的位置有关与物一、重力做功：与起点和终点的位置有关与物 体的路径无关体的路径无关二、重力势能：物体的重力势能等于它所受的二、重力势能：物体的重力势能等于它所受的 重力和所处高度的乘积重力和所处高度的乘积三、重力势能的相对性三、重力势能的相对性 重力势能与参考平面的选取有关但重力势重力势能与参考平面的选取有关但重力势 能的变化量与参考平面的选取无关能的变化量与参考平面的选取无关 四、重力势能的系统性四、重力势能的系统性 势能是物体和地球组成的系统所共有的势能是物体和地球组成的系统所共有的 例例1关于重力势能的几种理解，正确的是关于重力势能的几种理解，正确的是A 重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功做功B 放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零C 在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等相等D 相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能的问题力势能，但并不影响研究有关重力势能的问题E 一个物体的重力势能从一个物体的重力势能从-5J变化到变化到-3J，其重力，其重力势能变小了势能变小了答案：答案：CD.实例探究|重力势能的理解关关于于重重力力做做功功和和物物体体的的重重力力势势能能，下下列列说说法正确的是：法正确的是：A A、当当重重力力对对物物体体做做正正功功时时，物物体体的的重重力势能一定减少；力势能一定减少；B B、物物体体克克服服重重力力做做功功时时，物物体体的的重重力力势能一定增加；势能一定增加；C C、地地球球上上的的物物体体的的重重力力势势能能都都只只有有一一个唯一确定的值；个唯一确定的值；D D、重重力力做做功功的的多多少少与与参参考考平平面面的的选选取取无关。无关。练习练习1ABD物物体体在在运运动动过过程程中中，克克服服重重力力做做功功为为5050J J，则：则：A A、重力做功为重力做功为5050J J；B B、物物体体的的重重力力势势能能一一定定增增加加了了5050J J；C C、物体的物体的重力势能重力势能为为5050J J；D D、重力做了重力做了5050J J的负功。的负功。BD练习练习2起重机起重机g/4g/4的加速度将质量为的加速度将质量为m m的物体均匀减速的物体均匀减速的沿竖直方向提升高度的沿竖直方向提升高度h,h,则起重机钢索的拉力则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少少？合力做功为多少？物体的重力势能变化了合力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？多少？0.75mgh0.75mgh mghmgh -0.25mgh-0.25mgh :mghmghWGEP1EP2=EP练习练习3例例2、如图所示，长为如图所示，长为2L的轻杆的中点有一转轴的轻杆的中点有一转轴O，两端分别固定质量为，两端分别固定质量为2m、m的小球的小球a和和b，当杆，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球从水平位置转到竖直位置时，小球a和和b构成的系构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？统的重力势能如何变化，变化了多少？系统的重力势能减小系统的重力势能减小重力势能的改变重力势能的改变为：为：-mgL课堂巩固|重力势能的相对性遵守社会公德遵守社会公德:防止高空坠物防止高空坠物
