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重力势能 课件


4

重力势能

? ★新课标要求

? 1、理解重力势能的概念,会用重力势能的定义进 行计算 ? 2、理解重力势能的变化和重力做功的关系,知道 重力做功与路径无关 ? 3、知道重力势能的相对性

重力势能
物体由于被举高而具有的能叫重 力势能。

质量越大,所处的位置越高,
重力势能越大

启事一则
一个鸡蛋的威力
一个30克的鸡蛋
从4楼抛下来就会让人起肿包 从8楼抛下来就会让人头皮破裂 从18楼高甩下来就可以砸破行人的头骨 从25楼抛下可使人当场死亡

寻找重力势能的表达式 高度

重力做功

重力势能


mg
mg

② θ
mg



h h1
h2

θ

W1 ? mgh

? mgh1 ? mgh2

W?

? mgh Fl cos

W2 ? mglcos?

G

? mgh1 ? mgh2

?

?h1

?h 2

h1 h

h3

h2

W ? mg?? h ? ?h ? ? ? h ?
3

? mgh ? mgh ?mgh
1

1

2

n

2

h h1
h2

W1 ? mgh ? mgh1 ? mgh2

W2 ? mglcos? ? mgh ? mgh1 ? mgh2
W3 ? mg?? h1 ? ? ? ? hn ?
? mgh ? mgh1 ?mgh2

重力做功的特点
与物体运动的路径无关

起点和终点的位置有关

mgh

把物理量mgh叫做物体的重力势能.

Ep=mgh
物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高 度的乘积.
说明:重力势能是标量.是状态量。 单位:焦耳,1J=1kg· m· s-2· m=1N· m

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 计算重力势能之前需要先选定参考平面
在参考面上方的物体的高度是正值,重力 势能也是正值;

在参考面下方的物体的高度是负值,重力 势能也是负值。
势能是状态量、标量.+、–表示大小. 参考平面的选取是任意的 .

17

重力势能的正负表示大小

重力势能:-3J 重力势能:0J 重力势能:3J

- 5J - 5J - 5J

重力做功与重力势能变化关系
重力做功 重力势能变化 物体重力做功 (正、负) (增加、减小) 与小球重力势能 变化量的关系 物体 上升 物体 下降



增加



减小

20

重力做功与重力势能变化关系
WG = mgh1 - mgh2 = Ep1 - Ep2

重力做的功等于重力势能的减少量
即 WG =
-ΔEp

如果重力做正功,重力势能减少,减少的重力 势能等于重力对物体做的功 如果重力做负功,重力势能增加,增加的重力 势能等于物体克服重力做的功 讨论:重力势能为零的物体是不是就没有重 力势能?
14

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

小球在 A点重 力势能

小球在 下落过程 B点重 小球重力 力势能 做功

下落过程 小球重力 势能变化

6J 10J

-4J
0

10J 10J

-10J -10J

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,WG和△EP与参考面的选择无关

B
20

重力势能属于物体和地球组成的系统 .
重力势能是我 自己的!

平常所说的“物体”的重力势能,只是一种习惯 简化的说法。

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

WG ? mg?h ? mgh 1 ? mgh 2 WG ? EP1 ? EP 2
二、重力势能:地球上的物体具有的与它高度有关的能量。 表达式

EP ? mgh

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;重力做负功,重力势能增加

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。

1、选择不同的水平面作为参考平面,物体在某一位置

的重力势能和某一过程中重力势能改变量( A.都具有不同的数值 B.都具有相同的数值 C.前者具有相同的数值,后者具有不同的数值 D.前者具有不同的数值,后者具有相同的数值

)

D

? 2.用起重机将质量为m的物体匀速地吊起一段距离,那么 作用在物体上各力的做功情况应该是下面的哪种说法: ? ? ? ? A.重力做正功,拉力做负功,合力做功为零 B.重力做负功,拉力做正功,合力做正功 C.重力做负功,拉力做正功,合力做功为零 D.重力不做功,拉力做正功,合力做正功

C

3、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; B、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; D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。

ABD

4 、物体在运动过程中,克服重力做功为 50J,则: A、重力做功为50J; B、物体的重力势能一定增加了50J; C、物体的动能一定减少50J; D、重力做了50J的负功。

BD

5、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

BC

6、在距地面高5 m的平台上,以地面为参考系。以 25 m/s的速率竖直向上抛出一质量为1 kg的石块 ,不计空气阻力,取g=10 m/s2,则抛出后第3s 内重力对石块所做的功是_____

0J

? 7.质量为5千克的铜球,从离地15米高处自由下 落1s后,它的重力势能是____J,重力做功 ________J (g=10m/s2 ) 500,250 ? 8.在地面附近一个质量为5kg的物体,从零势面以 上8m处下落到零势面以下2m处的过程中,重力势 能的最大值是________J,重力做功是 ________J.(g=10m/s2) 400,500

2012上海卷的高考题
? 质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面,绳A较长 。分别捏住两绳中点缓慢提起,直至全部离开地面,两绳 中点被提升的高度分别为hA、hB,上述过程中克服重力 做功分别为WA、WB。若 ( ) ? (A)hA=hB,则一定有WA=WB ? (B)hA>hB,则可能有WA<WB ? (C)hA<hB,则可能有WA=WB ? (D)hA>hB,则一定有WA>WB

B

解析 ? 由于是拿着中点提的,绳子一提在空中,上述过程中克服 重力做功其实就是各种重力势能增加的多少,也就是重心 高度的比较,由于是软绳,重心立马又变为成为各自长度 的四分之一处(关键)。
? 对于选项A:hA=hB,肯定会B的重心在A重心上面,是 WA<WB ? 对于选项B:虽然hA大于hB,仍然有可能存在B的重心在 A重心上面,这时就有WA<WB,所以B正确 ? 对于选项C:hA<hB,这种情况,只能是B的重心一定在 A上面,一定是WA<WB ? 对于选项D:与B相同分析,这能是可能WA>WB,不是 一定!


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