重力势能完整幻灯片.ppt

重力势能完整第1页，共33页，编辑于2022年，星期三 亚利桑那陨石坑，是亚利桑那沙漠中一个直亚利桑那陨石坑，是亚利桑那沙漠中一个直径径1.2公里、深公里、深180米的巨大陨星坑米的巨大陨星坑，是大约，是大约5万年前一个万年前一个陨星撞击地球而形成的。那个陨星的主要成分是铁，宽陨星撞击地球而形成的。那个陨星的主要成分是铁，宽可达几十米。可达几十米。可放可放20个足球场。个足球场。陨石坑陨石坑第2页，共33页，编辑于2022年，星期三雪崩雪崩 2002年，年，俄罗斯俄罗斯高加索北奥塞梯地区，一个村高加索北奥塞梯地区，一个村庄发生雪崩。造成庄发生雪崩。造成100人失踪。人失踪。第3页，共33页，编辑于2022年，星期三以上实例说明：以上实例说明：物体一旦处于高处时，就具有了一定的物体一旦处于高处时，就具有了一定的能量。能量。想一想：想一想：物体由于处在一定高度而具有的能量是物体由于处在一定高度而具有的能量是什么能？什么能？这种能量与哪些因素有关这种能量与哪些因素有关？（体验）（体验）重力势能！重力势能！重力势能与重力势能与高度高度h，质量质量m有关！有关！第4页，共33页，编辑于2022年，星期三 物体的高度发生变化时，重力要物体的高度发生变化时，重力要做功：物体被做功：物体被举高举高时，重力做时，重力做负负功；功；物体物体下降下降时，重力做时，重力做正正功。功。因此，因此，认识这种势能，不能脱离对重认识这种势能，不能脱离对重力做功的研究。力做功的研究。第5页，共33页，编辑于2022年，星期三物体物体竖直竖直下落下落 从从 A A 到到 B BAhBh1h2WG=mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2 一一.重力做功重力做功第6页，共33页，编辑于2022年，星期三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第7页，共33页，编辑于2022年，星期三物体物体沿曲线沿曲线运动运动 从从 A A 到到 C Ch1h2h3AChAh 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微元法微元法第8页，共33页，编辑于2022年，星期三 可见可见,重力做的功等于重力做的功等于“mgh”这个量的变化这个量的变化.在物理学中，在物理学中，“mghmgh就用这个物理量表示物体的重力势能。就用这个物理量表示物体的重力势能。hh2h1AB物体从物体从A落到落到B的过程中的过程中,重力做功重力做功重力做功与路径无关重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关只跟始末位置的高度差有关10重力做功的特点:第9页，共33页，编辑于2022年，星期三1.1.定义：定义：物体的重力势能等于它所受重物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。力与所处高度的乘积。2.2.表达式：表达式：3 3.单位：单位：国际单位制中，焦耳国际单位制中，焦耳(J)(J)。1J=1kg1J=1kgm.s-2.m=1N.m.m=1N.m4 4.重力势能是标量重力势能是标量，无方向无方向。5 5.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二二.重力势能重力势能第10页，共33页，编辑于2022年，星期三判一判：判一判：物体物体下降下降时：重力做时：重力做 功，功，重力势能重力势能 。物体物体上升上升时：重力做时：重力做 功，重力势能功，重力势能 。正正负负减小减小增大增大三、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如图所示：课本如图所示：课本P65第11页，共33页，编辑于2022年，星期三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】1.如果重力做如果重力做正功正功，WG0，则则Ep1 Ep2 ，重力势能重力势能减少减少，减少的重力势能减少的重力势能等于等于重力对物体做的重力对物体做的功功 2.如果重力做如果重力做负功负功，WG0，则则Ep1 Ep2,重力势能重力势能增加增加，增加的重力势能增加的重力势能等于等于物体物体克服克服重力做的重力做的功功 WG =Ep第12页，共33页，编辑于2022年，星期三1.计算重力势能之前需要先计算重力势能之前需要先选定参考平面选定参考平面 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，重力势能也是重力势能也是负值。负值。3.参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，重力势能也是，重力势能也是正值；正值；2.2.重力势能是重力势能是标量标量+、表示表示大大小小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注意注意:【此平面为此平面为h=0,零势能面零势能面】第13页，共33页，编辑于2022年，星期三例：例：如图，质量如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上的小球，从桌面以上h1=1.2m的的A点落到地面的点落到地面的B点，桌面高点，桌面高h2=0.8m请按要求请按要求填写下表填写下表(g=10m/s2)参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功下落过程小球重力势能变化桌面地面 6J10J-4J010J10J-10J-10Jh1h2AB 选取不同的参考平面选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值物体的重力势能的数值不同。不同。对一个确定的过程，对一个确定的过程，W WG G和和EEP P与参考面的与参考面的选择无关选择无关.20第14页，共33页，编辑于2022年，星期三3关于重力关于重力势势能，下列能，下列说说法中正确的是法中正确的是()A物体的位置一旦确定，它的重力物体的位置一旦确定，它的重力势势能的大小能的大小也随之确定也随之确定B物体与零物体与零势势面的距离越大，它的重力面的距离越大，它的重力势势能也越大能也越大C一个物体的重力一个物体的重力势势能从能从5 J变变化到化到3 J，重力，重力势势能能变变大了大了D重力重力势势能的减少量等于重力能的减少量等于重力对对物体做的物体做的功功答案：答案：CD第15页，共33页，编辑于2022年，星期三 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。所重力。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系统物体和地球组成的系统.五五.重力势能的系统性重力势能的系统性 平常所说的平常所说的“物体物体”的重力势能，只的重力势能，只是一种习惯简化的说法。是一种习惯简化的说法。第16页，共33页，编辑于2022年，星期三小 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二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关 的能量。的能量。表达式表达式 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 重力做正功，重力势能减少重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能增加四、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面作为零一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考面。势能参考面。五、势能是系统能。指系统所有。五、势能是系统能。指系统所有。第17页，共33页，编辑于2022年，星期三要点要点4 关于绳子、链条及流体的重力势能及其变化关于绳子、链条及流体的重力势能及其变化1有质量的绳或铁链有质量的绳或铁链若若绳绳被被拉拉直直，则则重重心心在在绳绳的的中中点点，根根据据重重力力势势能能的的定定义义可可直直接接求求出出绳绳的的重重力力势势能能；若若一一部部分分绳绳在在水水平平桌桌面面，而而另另一一部部分分悬悬空空，则则要要分分段段求求出出每每一一部部分分的的重重力力势势能能，然然后后求出代数和求出代数和第18页，共33页，编辑于2022年，星期三第19页，共33页，编辑于2022年，星期三第20页，共33页，编辑于2022年，星期三题型题型3 与重心变化有关的重力做功问题与重心变化有关的重力做功问题例例3 在在水水平平地地面面上上铺铺n块块砖砖，每每块块砖砖的的质质量量均均为为m，厚厚度度均均为为h，如如图图所所示示现现将将砖砖一一块块一一块块地地竖竖直直叠叠放放起起来来，砖砖的重力的重力势势能增加多少？能增加多少？第21页，共33页，编辑于2022年，星期三分析：分析：解答本题应把握以下三点：解答本题应把握以下三点：(1)把把地地面面上上的的n块块砖砖和和直直立立起起来来的的n块块砖砖分分别别看看成成一一个个整体整体(2)分析整体重心的变化分析整体重心的变化(3)运用做功与势能变化的关系求解运用做功与势能变化的关系求解第22页，共33页，编辑于2022年，星期三随堂巩固训练随堂巩固训练 答案：答案：D 第23页，共33页，编辑于2022年，星期三2我我国国发发射射的的“神神舟舟”七七号号飞飞船船在在绕绕地地球球45圈圈后后，于于2008年年9月月28日日胜胜利利返返航航，在在返返回回舱舱拖拖着着降降落落伞伞下下落落过过程程中，其重力做功和重力中，其重力做功和重力势势能能变变化的情况化的情况为为()A重力做正功，重力重力做正功，重力势势能减小能减小B重力做正功，重力重力做正功，重力势势能增加能增加C重力做重力做负负功，重力功，重力势势能减小能减小D重力做重力做负负功，重力功，重力势势能增加能增加答案：答案：A第24页，共33页，编辑于2022年，星期三3关于重力关于重力势势能，下列能，下列说说法中正确的是法中正确的是()A物物体体的的位位置置一一旦旦确确定定，它它的的重重力力势势能能的的大大小小也也随随之确定之确定B物体与零物体与零势势面的距离越大，它的重力面的距离越大，它的重力势势能也越大能也越大C一一个个物物体体的的重重力力势势能能从从5 J变变化化到到3 J，重重力力势势能能变变大了大了D重力重力势势能的减少量等于重力能的减少量等于重力对对物体做的功物体做的功答案：答案：CD第25页，共33页，编辑于2022年，星期三4如如图图所所示示，一一条条铁铁链链长长为为2 m，质质量量为为10 kg，放放在在水水平平地地面面上上，拿拿住住一一端端提提起起铁铁链链直直到到铁铁链链全全部部离离开开地地面面的的瞬瞬间间，物物体体克克服服重重力力做做功功为为多多少少？物物体体的的重重力力势势能能变变化化了多少？了多少？答案：答案：98 J增加增加98 J 第26页，共33页，编辑于2022年，星期三第27页，共33页，编辑于2022年，星期三第28页，共33页，编辑于2022年，星期三变变式式训训练练2(2011南南京京高高一一检检测测)跳跳水水运运动动被被称称为为“空空中中芭芭蕾蕾”，极极具具观观赏赏性性(如如图图)我我们们国国家家在在跳跳水水运运动动方方面面保保持持着着很很高高的的水水平平，并并且且对对世世界界跳跳水水运运动动作作出出了了独独特特的的贡贡献献我我国国优优秀秀跳跳水水运运动动员员郭郭晶晶晶晶在在跳跳台台跳跳水水时时，跳跳台台的的高高度度为为10 m，当当她她恰恰好好到到达达最最高高位位置置时时，重重心心离离跳跳台台的的高高度度约约为为2 m；当当她她下下降降到到手手触触及及水水面面时时要要伸伸直直双双臂臂做做一一个个翻翻掌掌压压水花的水花的动动作，作，这时这时她的重心离水面大她的重心离水面大约约是是1 m第29页，共33页，编辑于2022年，星期三入入水水之之后后，她她的的重重心心能能下下降降到到离离水水面面约约2.5 m处处如如果果她她的的质质量量为为45 kg，以以水水面面为为参参考考面面，那那么么她她在在完完成成一一次次跳跳水水的的过过程程中中，重重力力势势能能最最大大为为多多少少？最最小小为为多多少少？(g取取10 m/s2)第30页，共33页，编辑于2022年，星期三分析：分析：解答本题应把握以下三点：解答本题应把握以下三点：(1)明确运动员在最高点和最低点时重心的位置明确运动员在最高点和最低点时重心的位置(2)明确参考面为水面明确参考面为水面(3)应用重力势能公式应用重力势能公式Epmgh求解求解答案：答案：5.4103 J 1.125103 J第31页，共33页，编辑于2022年，星期三第32页，共33页，编辑于2022年，星期三第33页，共33页，编辑于2022年，星期三