重力势能 (2)幻灯片.ppt

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1、重力势能第1页，共40页，编辑于2022年，星期三第2页，共40页，编辑于2022年，星期三*知道重力做功与路径无关知道重力做功与路径无关*理解重力理解重力势势能的定能的定义义及表达式，会用表及表达式，会用表达式达式进进行行计计算算*知道重力知道重力势势能的相能的相对对性性*理解重力理解重力势势能的能的变变化和重力做功的关系化和重力做功的关系第3页，共40页，编辑于2022年，星期三第4页，共40页，编辑于2022年，星期三我我们们在初中学在初中学过过，物体由于被，物体由于被举举高而具有的能量叫做高而具有的能量叫做重力重力势势能能(如如图图所示所示)怎怎样样定量地表示物体重力定量地表示物体重力

2、势势能的大小呢？能的大小呢？第5页，共40页，编辑于2022年，星期三第6页，共40页，编辑于2022年，星期三1高高处处有有一一块块巨巨大大的的石石头头摇摇摇摇欲欲坠坠如如图图所所示示，在在它它的的下下面面你你可可能能会会感感到到胆胆怯怯这这是是因因为为_，当当它它下下落落时时会会将将_，可可能能对对你你造造成成伤伤害害物物体体由由于于位位于于高高处处而而具具有有的能叫做的能叫做_第7页，共40页，编辑于2022年，星期三2物物体体的的高高度度发发生生变变化化时时，_.物物体体被被举举高高时时，重力做，重力做_3用用无无限限分分割割的的方方法法可可以以证证明明，物物体体运运动动时时重重力力做

3、做的的功功只只跟跟它它的的_和和_的的位位置置有有关关，而而跟跟物物体体_无关无关第8页，共40页，编辑于2022年，星期三4物物体体的的重重力力势势能能总总是是相相对对于于某某一一水水平平面面来来说说的的，这这个个水水平平面面叫叫做做_在在如如下下图图所所示示中中若若取取井井中中水水面面为为参参考考面面，则则地地面面上上物物体体的的重重力力势势能能_，井井底底物物体体的的重力重力势势能能_第9页，共40页，编辑于2022年，星期三答答案案：1.被被举举高高的的物物体体具具有有势势能能对对外外做做功功重重力力势势能能2重力要做功负功重力要做功负功3起点终点运动的路径起点终点运动的路径4参考平面

4、；为正值；为负值参考平面；为正值；为负值第10页，共40页，编辑于2022年，星期三第11页，共40页，编辑于2022年，星期三(1)重重力力的的功功与与路路径径无无关关，只只与与它它的的起起点点和和终终点点的的位位置置有关有关(2)计计算式：算式：WGmgh1mgh2.第12页，共40页，编辑于2022年，星期三设设想想你你要要从从某某座座高高楼楼的的第第17层层下下到到第第8层层，你你可可以以乘乘电电梯梯下下，也也可可以以沿沿楼楼梯梯走走下下(如如图图)两两种种方方式式下下楼楼，重重力力对对你你做的功是否相等？做的功是否相等？答案：答案：相等相等第13页，共40页，编辑于2022年，星期三

5、(1)定定义义：物物体体的的重重力力势势能能等等于于它它所所受受重重力力与与所所处处高高度度的乘积的乘积(2)表达式：表达式：Epmgh(3)单位：焦耳单位：焦耳(J)(4)重力势能是标量重力势能是标量第14页，共40页，编辑于2022年，星期三(5)选选不不同同的的参参考考平平面面，物物体体的的重重力力势势能能的的数数值值是是不不同同的的在参考平面的物体，在参考平面的物体，Ep0在参考平面上方的物体，在参考平面上方的物体，Ep0在参考平面下方的物体，在参考平面下方的物体，Ep0(6)重力势能是物体和地球组成的系统所共有的重力势能是物体和地球组成的系统所共有的.第15页，共40页，编辑于202

6、2年，星期三特特别别提醒：提醒：(1)Epmgh，h表示物体重心相表示物体重心相对对零参考面的高度零参考面的高度(2)某一某一过过程重力程重力势势能的能的变变化与零参考面的化与零参考面的选择选择无关无关第16页，共40页，编辑于2022年，星期三成成语语“水水滴滴石石穿穿”的的意意思思是是长长时时间间从从高高处处落落下下的的水水滴滴能能够够把把石石头头穿穿透透(如如图图所所示示)，请请你你从从物物理理学学的的角角度度解解释释这这一一现现象象答答案案：高高处处的的水水滴滴具具有有重重力力势势能能，长长时时间间滴滴下下对对石石头头做功，最做功，最终终将石将石头头穿透穿透.第17页，共40页，编辑于

7、2022年，星期三重重力力对对物物体体所所做做的的功功，等等于于物物体体重重力力势势能能变变化化量量的的负负值，即值，即WGEP(1)重重力力对对物物体体做做多多少少正正功功，物物体体的的重重力力势势能能就就减减少少多多少少(2)重重力力对对物物体体做做多多少少负负功功，物物体体的的重重力力势势能能就就增增加加多多少少第18页，共40页，编辑于2022年，星期三特别提醒：特别提醒：(1)利利用用重重力力做做功功与与重重力力势势能能改改变变的的关关系系可可以以方方便便地地求求出重力所做的功，而不必考虑物体的具体运动路径出重力所做的功，而不必考虑物体的具体运动路径(2)重重力力做做功功的的过过程程

8、是是重重力力势势能能和和其其他他形形式式的的能能量量相相互互转转化化的的过过程程，在在这这一一过过程程中中，重重力力做做的的功功量量度度了了重重力力势势能能的改变的改变第19页，共40页，编辑于2022年，星期三概念概念比比较项较项目目重力做功重力做功重力重力势势能能物理意物理意义义重力重力对对物体所做的功物体所做的功由于物体与地球的相互作用，且由由于物体与地球的相互作用，且由它它们们之之间间相相对对位置决定的能量位置决定的能量表达式表达式WGGlmghEPmgh影响大小的影响大小的因素因素重力重力G和初末位置的高度和初末位置的高度差差h重力重力mg和相和相对对参考面的高度参考面的高度h特点特

9、点只与初末位置的高度差有只与初末位置的高度差有关，与路径及参考平面的关，与路径及参考平面的选择选择无关无关与参考平面的与参考平面的选择选择有关，同一位置有关，同一位置的物体，的物体，选择选择不同的参考平面会有不同的参考平面会有不同的重力不同的重力势势能能值值过过程量程量状状态态量量联联系系重力做功重力做功过过程是重力程是重力势势能能变变化的化的过过程，重力做正功，重力程，重力做正功，重力势势能能减少，重力做减少，重力做负负功，重力功，重力势势能增加，且重力做了多少功，重力能增加，且重力做了多少功，重力势势能就改能就改变变多少即：多少即：WGEP1EP2第20页，共40页，编辑于2022年，星期

10、三第21页，共40页，编辑于2022年，星期三为为什么要引入重力什么要引入重力势势能能这这个概念？个概念？解解析析：重重力力势势能能EPmgh，m、g、h分分别别为为物物体体的的质质量量、重重力力加加速速度度和和物物体体所所处处位位置置相相对对于于参参考考面面的的高高度度重重力力势势能能的的引引入入与与重重力力有有关关，重重力力有有个个特特点点：重重力力对对物物体体做做功功时时，与与物物体体的的路路径径无无关关，只只与与物物体体的的起起点点和和终终点点有有关关，起起点点和和终终点点为为物物体体的的位位置置，自自然然重重力力做做功功与与物物体体相相对对位位置置具具有有单单一一的的对对应应关关系系

11、(即即单单值值函函数数关关系系)重重力力对对物物体体所所做做的的功总是等于物体的功总是等于物体的mgh的增量的负值，即的增量的负值，即第22页，共40页，编辑于2022年，星期三WG(mgh2mgh1)上上式式说说明明当当重重力力做做正正功功时时，重重力力势势能能减减小小，EP为为负负值值mgh便便反反映映了了位位置置状状态态量量，因因此此便便引引入入重重力力势势能能(EP)这这一量来描述物体的位置状态量一量来描述物体的位置状态量EPmgh.第23页，共40页，编辑于2022年，星期三点点评评：除除了了重重力力势势能能，还还有有其其他他形形式式的的势势能能，任任何何形形式式的的势势能能，都都是

12、是相相应应的的物物体体系系统统由由于于其其中中各各物物体体之之间间，或或物物体体内内的的各各部部分分之之间间存存在在相相互互作作用用(力力)而而具具有有的的能能，是是由由各各物物体体的的相相对对位位置置决决定定的的例例如如，分分子子之之间间由由于于存存在在相相互互作作用用而而具具有有势势能能，叫叫做做分分子子势势能能，由由分分子子间间的的相相对对位位置置决决定定；电电荷荷之之间间由由于于存存在在相相互互作作用用而而具具有有势势能能，叫叫做做电电势势能能，由由电荷间相对位置决定电荷间相对位置决定第24页，共40页，编辑于2022年，星期三下列关于重力下列关于重力势势能的能的说说法中正确的是法中正

13、确的是()重重力力势势能能是是物物体体和和地地球球共共同同具具有有的的，而而不不是是物物体体单单独具有的独具有的在在同同一一高高度度，将将同同一一物物体体以以v0向向不不同同方方向向抛抛出出，落落地地时时物体减少的重力物体减少的重力势势能一定相等能一定相等重力重力势势能等于零的物体，不可能能等于零的物体，不可能对别对别的物体做功的物体做功在地面上的物体，它的重力在地面上的物体，它的重力势势能一定能一定为为零零ABCD第25页，共40页，编辑于2022年，星期三答案：答案：A解解析析：重重力力势势能能是是物物体体与与地地球球共共有有的的，同同一一物物体体的的重重力力势势能能，仅仅与与物物体体所所

14、处处的的位位置置有有关关，重重力力势势能能的的变变化化，仅仅与与物物体体位位置置的的变变化化有有关关，而而与与路路径径无无关关物物体体的的重重力力势势能能是是相相对对于于零零势势能能参参考考平平面面而而言言的的重重力力势势能能为为零零的的物物体体，也可能具有动能而对物体做功故正确答案为也可能具有动能而对物体做功故正确答案为A.第26页，共40页，编辑于2022年，星期三在在地地面面上上平平铺铺n块块砖砖，每每块块砖砖的的质质量量为为m，厚厚度度为为h，若将若将砖砖一一块块一一块竖块竖直叠放起来，至少要做多少功？直叠放起来，至少要做多少功？第27页，共40页，编辑于2022年，星期三解解析析：把

15、把砖砖由由平平放放在在地地面面上上到到把把它它们们一一块块块块地地叠叠放放起起来来，所所做做的的功功至至少少等等于于砖砖所所增增加加的的重重力力势势能能可可用用归归纳纳法法和整体法两种方法求解和整体法两种方法求解方法一：方法一：(归纳法归纳法)第一块砖增加的重力势能为第一块砖增加的重力势能为0第第2块砖增加的重力势能为块砖增加的重力势能为mgh第第3块砖增加的重力势能为块砖增加的重力势能为2mgh第第n块砖增加的重力势能为块砖增加的重力势能为(n1)mgh.则则n块砖共增加的重力势能为块砖共增加的重力势能为第28页，共40页，编辑于2022年，星期三第29页，共40页，编辑于2022年，星期三

16、点点评评：归归纳纳法法容容易易想想到到，但但较较繁繁琐琐；整整体体法法显显然然比比较较简单，但不容易想到简单，但不容易想到第30页，共40页，编辑于2022年，星期三运运动动员员跳跳伞伞将将经经历历加加速速下下降降和和减减速速下下降降两两个个过过程程，将将人人和和伞伞看看成成一一个个系系统统，在在这这两两个个过过程程中中，下下列列说说法法正正确确的的是是()第31页，共40页，编辑于2022年，星期三A阻力阻力对对系系统统始始终终做做负负功功B系系统统受到的合外力始受到的合外力始终终向下向下C加加速速下下降降时时，重重力力做做功功大大于于系系统统重重力力势势能能的的减减小小量量D任意相等的任意

17、相等的时间时间内重力做的功相等内重力做的功相等第32页，共40页，编辑于2022年，星期三答案：答案：A解解析析：下下降降过过程程中中，阻阻力力始始终终与与运运动动方方向向相相反反，做做负负功功，A对对；加加速速下下降降时时合合力力向向下下，减减速速下下降降时时合合力力向向上上，B错错；下下降降时时重重力力做做功功等等于于重重力力势势能能减减少少，C错错；由由于于任任意意相相等等的的时时间间内内下下落落的的位位移移不不等等，所所以以，任任意意相相等等时时间间内内重重力做的功不等，力做的功不等，D错故选错故选A.第33页，共40页，编辑于2022年，星期三如如图图所所示示，一一条条铁铁链链长长为

18、为2m，质质量量为为10kg，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，物体克服重力做功物体克服重力做功为为多少？多少？第34页，共40页，编辑于2022年，星期三答案：答案：100J点点评评：本本题题求求物物体体克克服服重重力力做做的的功功，在在整整个个过过程程中中，做做功功的的重重力力是是变变化化的的，所所以以不不能能直直接接套套用用功功的的公公式式而而通通过过分分析析始始、末末状状态态重重力力势势能能的的变变化化求求出出，这这种种解解法法既既简简捷捷又科学，希望同学们逐渐形成应用功能关系解题的思路又科学，希望同学们

19、逐渐形成应用功能关系解题的思路第35页，共40页，编辑于2022年，星期三如如图图所所示示，质质量量为为m、长长为为L的的均均匀匀链链条条的的一一半半位位于于光光滑滑水水平平桌桌面面上上，另另一一半半悬悬挂挂在在桌桌子子边边上上，如如果果取取桌桌面面为为参参考考平平面面，则则此此时时链链条条的的重重力力势势能能为为_，如如果果在在链链条条左左端端加加拉拉力力缓缓慢慢地地把把悬悬挂挂在在桌桌子子边边的的链链条条拉拉到到桌桌面面上上，拉拉力做功力做功为为_第36页，共40页，编辑于2022年，星期三第37页，共40页，编辑于2022年，星期三 水水力力发发电电站站中中，水水是是利利用用什什么么能能

20、来来发发电电的的？要要使使水水电电站的站的发电发电量尽可能大些，量尽可能大些，该该如何如何选择坝选择坝址？址？第38页，共40页，编辑于2022年，星期三解解析析：水水力力发发电电站站是是利利用用水水的的重重力力势势能能转转化化成成动动能能，动动能能又又通通过过水水轮轮机机发发电电转转化化成成电电能能来来发发电电的的为为了了使使水水电电站站的的发发电电量量尽尽可可能能大大些些，坝坝址址应应建建在在河河流流的的峡峡谷谷区区，这这样样主主要要是是为为了了提提高高水水位位，增增大大重重力力势势能能，而而且且工工程程量量小小，耗耗资少例如：三峡水电站、小丰满水电站等资少例如：三峡水电站、小丰满水电站等

21、点点评评：此此题题是是通通过过实实例例来来分分析析能能量量转转换换的的，所所以以重重力力势能的概念是很重要的势能的概念是很重要的第39页，共40页，编辑于2022年，星期三如如图图，在在水水平平桌桌面面上上铺铺一一块块厚厚薄薄均均匀匀的的泡泡沫沫塑塑料料板板，让让A、B、C三三个个小小球球依依次次自自由由跌跌落落在在塑塑料料板板上上，根根据据撞撞击击产产生生的的凹凹痕痕深深浅浅，探探究究小小球球的的重重力力势势能能与与哪哪些些因因素素有有关关A球球与与B球球是是相相同同的的实实心心铝铝球球，C球球是是体体积积相相同同的的实实心心铅铅球球A球球与与B球球相相比比较较，表表明明物物体体的的重重力力势势能能与与它它的的_有有关关；A球球与与C球球相相比比较较，表表明明物物体体的的重重力力势势能能与与它它的的_有关有关答案：答案：高度重力高度重力(或或质质量量)第40页，共40页，编辑于2022年，星期三