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湖南省2011届高考物理一轮复习:《重力势能》(课件)12


复 习 4

重力势能

美国内华达州 亚利桑那陨石坑。 亚利桑那陨石坑。 这个陨石坑是5万 这个陨石坑是 万 年前, 年前,一颗直径约 为30~50米的铁质 ~ 米的铁质 流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克 万千克、 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 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。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米,平 千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约 米 均深度达180米的大坑。据说,坑中可以安放下 米的大坑。 均深度达 米的大坑 据说,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。 多万观众。 个足球场,四周的看台则能容纳 多万观众

?

这是因为物体一旦处在一定高度时, 就具有了一定的能量。而当它从所在处 的的高处落下时,这些能量就会以做功 的方式释放出来。 在初中我们已经学过: 在初中我们已经学过:物体由于被举 高而具有的能量叫重力势能. 高而具有的能量叫重力势能. 那么重力势能的大小与什么有关,又 如何定量表示呢?本节课我们就来学习 这个问题.

重力势能 物体由于被举高而具有的能量
一、 重力做功

物体竖直下落

m A h h1 B h2

物体沿斜线运动

m A h
1

h

θ L
C

h2

物体竖直下落

m A h h1 B h2 m A h
1

WG = mgh = mgh1 mgh2
物体沿斜线运动

h

θ L
C

h2

物体竖直下落

m A h h1 B h2 m A h
1

WG = mgh = mgh1 mgh2
物体沿斜线运动

WG = mgl cosθ = mgh = mgh1 mgh2

h

θ L
C

h2

物体沿曲线运动
A h1 h h2 C

物体沿曲线运动
A h1 h h2
h1 h2 h3

m A h1

θ
L

C

物体沿曲线运动
A
h1 h2 h3

m A h1

h1 h h2

θ
L

C

W = mgl cosθ = mgh 1 1

物体沿曲线运动
A h1 h h2
h1 h2 h3

m A h1

θ
L

C

W = mgl cosθ = mgh1 1
W = W1 +W2 +W3 + ...

物体沿曲线运动
A h1 h h2
h1 h2 h3

m A h1

θ
L

C

W = mgl cosθ = mgh1 1
W = W1 +W2 +W3 + ... = mgh1 + mgh2 + mgh3 + ...

物体沿曲线运动
m A h1 A h1 h h2

θ
L

h1 h2 h3

W = mgl cosθ = mgh1 1 W = W1 +W2 +W3 + ... = mgh1 + mgh2 + mgh3 + ... = mg(h1 + h2 + h3 + ...) = mgh1 mgh2

C

重力做功的特点: 重力做功的特点

重力做功与路径无关,只跟 重力做功与路径无关, 始末位置的高度差有关。 始末位置的高度差有关。

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

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

重力势能 物体由于被举高而具有的能量
一、 重力做功

W = mgh = mgh mgh2 G 1
二、 重力势能表达式 Ep = mgh

1.重力势能的表达式:Ep = mgh 重力势能的表达式: 重力势能的表达式
即:物体的重力势能等于物体的重量 和它的高度的乘积. 和它的高度的乘积.
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: )

塔吊把一质量为200kg的物体,从距地面高为h1=10m的高度 的物体,从距地面高为 塔吊把一质量为 的物体 的高度 匀速运到高为h 的地方, 匀速运到高为 2=3m的地方,重力做了多少功?物体的重力势能如 的地方 重力做了多少功? 何变化?若物体加速或减速下降呢? 何变化?若物体加速或减速下降呢?(g=10m/s-2) 分析:重力做功为: 分析:重力做功为: WG=mg(h1-h2)=14000J WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=14000J 重力势能减少了14000J 重力势能减少了

2. 重力做功与重力势能变化的关系

2. 重力做功与重力势能变化的关系
(1)、重力做正功重力势能减少,而且重力 、重力做正功重力势能减少, 做了多少功,重力势能就减少了多少。 做了多少功,重力势能就减少了多少。 (2)、重力做负功重力势能增加,而且克服 、重力做负功重力势能增加, 重力做了多少功,重力势能就增加多少。 重力做了多少功,重力势能就增加多少。 体会“功是能量转化的量度”

当然不能,因为此时这个能量不能表示物体重力做功的实际 情况. 当摩擦力对物体做功时,我们能不能定义有一个摩擦力势能存在 呢?为什么? 不行,摩擦力做功与路径有关。

高度h是相对于谁的呢?
重力势能总是相对于某个水平面来说的, 重力势能总是相对于某个水平面来说的,这个水平 面叫参考平面 考平面. 面叫参考平面. 参考平面选取不同,重力势能的数值就不同.可见, 重力势能具有相对性.选择哪个水平面作为参考平面,可 视研究问题的方便而定,通常选择地面作为参考平面.选 择不同的参考平面,物体的重力势能的数值是不同的,但 并不影响研究有关重力势能的问题,因为在有关的问题中, 有确定意义的是重力势能的差值,这个差值并不因选择不 同的参考平面而有所不同

重力势能的正负表示大小 对选定的参考平面而言, 对选定的参考平面而言,上方物体 的高度是正值,重力势能也是正值; 的高度是正值,重力势能也是正值; 下方物体的高度是负值, 下方物体的高度是负值,重力势能 也是负值。重力势能为负, 也是负值。重力势能为负,表示物 体在这个位置具有的重力势能比在 参考平面上具有的重力势能少。 参考平面上具有的重力势能少。

重力势能:-3 J> - 5 J

的小球, 【例】如图, 质量 如图 质量1.0kg的小球 的小球 从桌面以上h 从桌面以上 1=1.2m的A点落到地 的 点落到地 面的B点 桌面高h 面的 点, 桌面高 2=0.8m. 请按要 求填写下表. 求填写下表 (g=10m/s2)
小球在A 小球在 小球在B 参考 小球在 点重力 点重力势 平面 势能 能 桌面 地面 下落过程 小球重力 做功

A h1 h2 B
下落过程小 球重力势能 变化

的小球, 【例】如图, 质量 如图 质量1.0kg的小球 的小球 从桌面以上h 从桌面以上 1=1.2m的A点落到地 的 点落到地 面的B点 桌面高h 面的 点, 桌面高 2=0.8m. 请按要 求填写下表. 求填写下表 (g=10m/s2)
小球在A 小球在 小球在B 参考 小球在 点重力 点重力势 平面 势能 能 桌面 地面 下落过程 小球重力 做功

A h1 h2 B
下落过程小 球重力势能 变化

12J

-8J

20J

减少20J 减少

的小球, 【例】如图, 质量 如图 质量1.0kg的小球 的小球 从桌面以上h 从桌面以上 1=1.2m的A点落到地 的 点落到地 面的B点 桌面高h 面的 点, 桌面高 2=0.8m. 请按要 求填写下表. 求填写下表 (g=10m/s2)
小球在A 小球在 小球在B 参考 小球在 点重力 点重力势 平面 势能 能 桌面 地面 下落过程 小球重力 做功

A h1 h2 B
下落过程小 球重力势能 变化

12J 20J

-8J 0

20J 20J

减少20J 减少 减少20J 减少

那么重力势能是谁具有的呢?

重力势能应该是物体与地球组成的系统共同具有 的,而不是地球上某一个物体单独具有的。 而不是地球上某一个物体单独具有的。
不只是重力势能,任何形式的势能,都是相应的物体系统 由于其中各物体之间,或物体内的各部分之间存在相互作 用而具有的能,是由各物体的相对位置决定的.


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