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7.4《重力势能》精品课件


第七章 机械能守恒定律
第四节 重力势能

重力势能
一、新课引入

1

雪 崩

2002年9月21日上午,俄罗斯高加索 年 21日上午, 日上午 北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩, 北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩,造成至少 100人失踪 人失踪。 100人失踪。
2

陨 石 坑

美 国 内 华 达 州 亚 利 桑 那

美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是 万年前 万年前, 美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前,一颗 直径约为30~ 米的铁质流星撞击地面的结果 这颗流星重约50万 米的铁质流星撞击地面的结果。 直径约为 ~50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约 万 千克、速度达到20千米 千米/ 爆炸力相当于2000万千克梯恩梯 千克、速度达到 千米/秒,爆炸力相当于 万千克梯恩梯 (TNT),超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面 ,超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。 上产生了一个直径约1245米,平均深度达180米的大坑。据说,坑 上产生了一个直径约 米 平均深度达 米的大坑。据说, 米的大坑 中可以安放下20个足球场 四周的看台则能容纳200多万观众。 个足球场, 多万观众。 中可以安放下 个足球场,四周的看台则能容纳 多万观众 3

“和平号”空间站残片 和平号”

水电站

(1)俄罗斯“和平号”空间站坠落时,为什么会燃烧?碎片燃烧 俄罗斯“和平号”空间站坠落时,为什么会燃烧? 温度可达3000℃ 其能量由什么能量转化而来?( ?(2 时,温度可达3000℃,其能量由什么能量转化而来?(2)打桩机 的重锤从高处落下时,为什么能把水泥打进地里? 的重锤从高处落下时,为什么能把水泥打进地里? (3)水力发电站 为什么要修那么高的大坝?( ?(4 在你的头顶上方相同的高度, 为什么要修那么高的大坝?(4)在你的头顶上方相同的高度,分别 用细绳悬挂一个粉笔头和7.5Kg的铅球 你的感觉有何不同? 的铅球, 用细绳悬挂一个粉笔头和7.5Kg的铅球,你的感觉有何不同? 以上问题的根本原因都在于

用自己的课本做如下试验 1)同一课本从不同高度下落到自己手 ) 上,感觉 2)不同质量的课本从同一高度下落到 ) 自己手上, 自己手上,感觉 探究得到的结论: 探究得到的结论: 1、与高度有关 、 2、与质量有关 、
5

重力势能
一、新课引入 二、重力做功

物体由于被举高而具有的能

4

物体竖直下落
m
A h B

h1

h2

wG = mgh = mgh1 mgh2
A

物体沿斜线运动
m
θ

h1

h

L
C

h2
6

WG = mgl cos θ = mgh = mgh1 mgh2

物体沿曲线运动
m
θ

A

A

△h 1

h1
L

h

h1 h2 h3

C

h2

W =W +W2 +W3 +L 1

W = mgl cosθ = mgh 1 1

W = mgh1 + mgh2 + mgh3 +L = mg(h1 + h2 + h3 L )

7

= mgh = mgh mgh2 1

物体从A落到 的过程中 物体从 落到B的过程中 重力做功 落到 的过程中,重力做功
A h B h2 h1

WG = mgh

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

8

一质量为5kg的小球从5m高处下落, 一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面 5kg的小球从5m高处下落 后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小 球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少 功? (g=9.8m/s2) 小球下落高度为5m 解: 小球下落高度为5m

WG = mgh
= 245 J

= 5 × 9.8× 5 J
重力做功与路径无关

9

物体从A落到 的过程中 物体从 落到B的过程中 重力做功 落到 的过程中,重力做功
A h B h2 h1

WG = mgh = mg (h1 h2 ) = mgh1 mgh2

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 可见,重力做的功等于 这个量的变化. 可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.在物理 这个量的变化 mgh”是一个由特殊意义的物理量 学中, mgh 是一个由特殊意义的物理量. 学中, “mgh 是一个由特殊意义的物理量.就用这个 物理量表示物体的重力势能。 物理量表示物体的重力势能。
10

重力势能
一、新课引入 二、重力做功

物体由于被举高而具有的能量

三、重力势能表达式

Ep = mgh

11

重力势能的表达式 Ep = mgh
m — 物体的质量,单位:千克(kg) 物体的质量,单位:千克( ) g — 重力加速度,单位:米/秒2(m/s2) 重力加速度,单位: / h —物体的高度,单位:米(m) 物体的高度, 物体的高度 单位: ) Ep — 物体的重力势能,单位:焦(J) 物体的重力势能,单位: )

即:物体的重力势能等于物体的重 量和它的高度的乘积. 量和它的高度的乘积.
12

重力势能
一、新课引入 二、重力做功

物体由于被举高而具有的能量

三、重力势能表达式 Ep = mgh 1、重力做功与重力势能变化的关系 、

13

WG = Ep1 - Ep2
重力做功W 重力势能E 重力做功 G 重力势能 P (正、负) 正 (增加、减少) 增加、减少) 重力做功和重力 势能变化的关系

物体 上升 物体 下降



增加

物体克服重力 做的功等于重 做的功等于重 等于 力势能的增加 重力做的功等于 重力做的功等于 重力势能的减少



减少

14

一质量为5kg的小球从5m高处下落, 一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面 5kg的小球从5m高处下落 后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小 球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少 功? (g=9.8m/s2) 小球下落高度为5m 解: 小球下落高度为5m

WG = mgh
= 245 J

= 5 × 9.8× 5 J
重力做功与路径无关

E P = E P2 E P1

= 5 × 9.8 × 0 5 × 9.8 × 5 = 245 J
15

= mgh2 mgh1

重力势能
一、新课引入 二、重力做功

物体由于被举高而具有的能量

三、重力势能表达式 Ep = mgh 1、重力做功与重力势能变化的关系 、

16

需要先选定参考平面

在参考面上方的物体的高度是正值, 在参考面上方的物体的高度是正值,
重力势能也是正值; 重力势能也是正值; 在参考面下方的物体的高度是负值, 在参考面下方的物体的高度是负值, 重力势能也是负值。 重力势能也是负值。 势能是标量.+、–表示大小. 势能是标量. 表示大小. 表示大小

参考平面的选取是任意的 .
17

如图,质量0.5kg的小球,从桌面以 的小球, 例: 如图,质量 的小球 点落到地面的B点 上h1=1.2m的A点落到地面的 点,桌面高 的 点落到地面的 h2=0.8m.请按要求填写下表 (g=10m/s2) .请按要求填写下表.
参考 平面 A h1 桌面 地面 h2 B
18

小球在 A点重 点重 力势能

小球在 下落过程 B点重 小球重力 点重 做功 力势能

下落过程 小球重力 势能变化

6J 10J

-4J
0

选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 选取不同的参考平面 物体的重力势能的数值不同

重力势能
一、新课引入 二、重力做功

物体由于被举高而具有的能量

三、重力势能表达式 Ep = mgh 1、重力做功与重力势能变化的关系 、 2、 势能的相对性(高度的相对性) 、 势能的相对性(高度的相对性)

19

如图,质量0.5kg的小球,从桌面以 的小球, 例: 如图,质量 的小球 点落到地面的B点 上h1=1.2m的A点落到地面的 点,桌面高 的 点落到地面的 h2=0.8m.请按要求填写下表 (g=10m/s2) .请按要求填写下表.
参考 平面 A h1 桌面 地面 h2 B
20

小球在 A点重 点重 力势能

小球在 下落过程 B点重 小球重力 点重 做功 力势能

下落过程 小球重力 势能变化

6J 10J

-4J
0

10J 10J

减少10J
减少10J

选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 选取不同的参考平面 物体的重力势能的数值不同 对一个确定的过程, 对一个确定的过程,WG和△EP与参考面的选择无 关

重力势能
一、新课引入 二、重力做功

物体由于被举高而具有的能量

三、重力势能表达式 Ep = mgh 1、重力做功与重力势能变化的关系 、 2、 势能的相对性(高度的相对性) 、 势能的相对性(高度的相对性) 3、 势能变化的确定性(高度变化的确定性) 、 势能变化的确定性(

21

讨论:物体在以下四种情况下, 讨论:物体在以下四种情况下,重 与重力势能的关系? 力做功 与重力势能的关系?
1:物体从点A下落到 点的 :物体从点 下落到 下落到B点的 过程中,受到阻力作用. 过程中,受到阻力作用 2:物体从A点下落到 点后, :物体从 点下落到 点后, 点下落到B点后 再平移到与B点等高的 点等高的C点 再平移到与 点等高的 点. 3:物体从A点沿斜面滑到与 :物体从 点沿斜面滑到与 B点等高的 点。 点等高的C点 点等高的 4:物体从B点上升到 点。 :物体从 点上升到 点上升到A点 h1 h2 h B C A

1、关于重力做功和物体的重力势能,下列说法正确的是:ABD 、关于重力做功和物体的重力势能,下列说法正确的是: A、当重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少; 、当重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少; B、物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加; 、物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加; C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值; 、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值; D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。 D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。 2、物体在运动过程中,克服重力做功为50J,则: BD 、物体在运动过程中,克服重力做功为 , A、重力做功为 、重力做功为50J; ; B、物体的重力势能一定增加了 、物体的重力势能一定增加了50J; ; C、物体的动能一定减少50J; 、物体的动能一定减少 ; D、重力做了 的负功。 、重力做了50J的负功。 的负功

BC 3、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, A、重力势能等于零的物体,一定不会对别的物 体做功 B、相对于不同的参考平面,物体具有不同数 值的重力势能,但这并不影响研究有关重 力势能的问题 C、在同一高度将物体不论向何方向抛出,只 要抛出时的初速度大小相同,则落地时减 少的重力势能必相等 D、放在地面的物体,它的重力势能一定等于零 、放在地面的物体,

小 结
一、重力做功的特点:W = mg h 重力做功的特点: G 与路径无关, 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 重力势能: 的能量。 的能量。 表达式 E = mgh P 三、重力做功与重力势能变化的关系 W = E E G P1 P2 重力做正功, 重力做正功,重力势能减少 重力做负功, 重力做负功,重力势能增加 正负表示大小。 四、重力势能是相对的 ,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 零势能参考面。 零势能参考面。


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