高中物理 7.4 重力勢能課件 新人教版必修2.ppt

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重力勢能 前言 物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能 物體的高度發(fā)生變化時(shí) 重力要做功 物體被舉高時(shí) 重力做負(fù)功 物體下降時(shí) 重力做正功 幾個(gè)概念 力 物體之間的相互作用 重力 物體由于地球的吸引而受到的力 勢能 相互作用的物體憑借其位置而具有的能量 一個(gè)新的概念 重力勢能 因此 認(rèn)識這種勢能 不能脫離對重力做功的研究 WG mgh mg h1 h2 mgh1 mgh2 一 重力做功 WG mgLcos mgh mg h1 h2 mgh1 mgh2 物體沿曲線運(yùn)動從A到C W1 mglcos 1 mg h1 W W1 W2 W3 W mg h1 mg h2 mg h3 mg h1 h2 h3 mgh mgh1 mgh2 重力做功的特點(diǎn) 重力做功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置 高度差 有關(guān) 與物體運(yùn)動的路徑無關(guān) WG mgh1 mgh2 上述分析過程表明 還表明 功的大小等于物重跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與物重跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差 即 即 WG mg h 二 重力勢能 1 定義 物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積 2 單位 國際單位制中 焦耳 J 1J 1kg m s 2 m 1N m3 重力勢能是標(biāo)量 狀態(tài)量 4 重力勢能的變化 EP mgh2 mgh1 Ep mgh 可見 重力做的功等于 mgh 這個(gè)量的變化 在物理學(xué)中 mgh 是一個(gè)有特殊意義的物理量 這個(gè)物理量就是表示物體的重力勢能 WG mgh1 mgh2 Ep1 Ep2 14 三 重力做功與重力勢能變化關(guān)系 重力做的功等于重力勢能的減少量 如果重力做正功 重力勢能減少 減少的重力勢能等于重力對物體做的功 如果重力做負(fù)功 重力勢能增加 增加的重力勢能等于物體克服重力做的功 即WG Ep 討論 重力勢能為零的物體是不是就沒有重力勢能 計(jì)算重力勢能之前需要先選定參考平面 在參考面下方的物體的高度是負(fù)值 重力勢能也是負(fù)值 參考平面的選取是任意的 在參考面上方的物體的高度是正值 重力勢能也是正值 勢能是狀態(tài)量 標(biāo)量 表示大小 17 四 重力勢能的相對性 高度是相對的 所以重力勢能也是相對的 必須指出的是 重力勢能跟重力做功密切相關(guān) 而重力是地球與物體之間的相互作用力 也就是說 倘若沒有地球 就談不上重力 所以 嚴(yán)格說來 重力勢能是地球與物體所組成的這個(gè)物體 系統(tǒng) 所共有的 而不是地球上的物體單獨(dú)具有的 重力勢能屬于物體和地球組成的系統(tǒng) 五 重力勢能的系統(tǒng)性 平常所說的 物體 的重力勢能 只是一種習(xí)慣簡化的說法 例 如圖 質(zhì)量0 5kg的小球 從桌面以上h1 1 2m的A點(diǎn)落到地面的B點(diǎn) 桌面高h(yuǎn)2 0 8m 請按要求填寫下表 g 10m s2 6J 10J 4J 0 10J 10J 10J 10J 選取不同的參考平面 物體的重力勢能的數(shù)值不同 對一個(gè)確定的過程 WG和 EP與參考面的選擇無關(guān) 20 小結(jié) 一 重力做功的特點(diǎn) 與路徑無關(guān) 只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān)二 重力勢能 地球上的物體具有的與它高度有關(guān)的能量 三 重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 重力做的功等于重力勢能減少WG mgh1 mgh2重力做負(fù)功時(shí) 重力勢能增加四 重力勢能是相對的 正負(fù)表示大小 一般不加說明是以地面或題目中的最低點(diǎn)所在的平面作為參考平面 五 勢能是系統(tǒng)能 指系統(tǒng)所有 WG mg h高度差 Ep mgh 課堂練習(xí)P63問題與練習(xí)1 2 4 課外練習(xí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)相關(guān)練習(xí)2 3 5 4重力勢能問題與練習(xí)參考解答 1 證明 設(shè)斜面高度為h 對應(yīng)于傾角為 1 2 3的斜面長分別為l1 l2 l3 由功的公式可知 在傾角為 1的斜面 重力與位移的夾角為 2 1 重力所做的功為 WG mgl1cos 2 1 mgl1sin 1 mgh 同理可證 在傾角為 2 3的斜面上 重力所做的功都等于mgh 與斜面傾角無關(guān) 2 答 1 足球由位置1運(yùn)動到位置2時(shí) 重力所做的功為 mgh 足球克服重力所做的功為mgh 足球的重力勢能增加mgh 2 足球由位置2運(yùn)動到位置3時(shí) 重力做的功為mgh 足球的重力勢能減少了mgh 3 足球由位置1運(yùn)動到位置3時(shí) 重力做功為0 重力勢能變化為0 3 答 1 見下表 2 如果下落過程中有空氣阻力 表格中的數(shù)據(jù)不變 說明 本題的意圖是使學(xué)生認(rèn)識 重力勢能跟0勢面的選取有關(guān) 而重力勢能的變化跟重力的功相對應(yīng) 與0勢面的選取無關(guān) 重力做的功只跟物體位置的變化有關(guān) 與是否存在其他力無關(guān) 4 答 A正確 例如 物體在向上的拉力作用下 如果做勻加速直線運(yùn)動 這時(shí)拉力的功大于重力勢能的增加量 如果物體做勻減速直線運(yùn)動 這時(shí)拉力的功小于重力勢能的減少量 B錯(cuò)誤 物體勻速上升 拉力的大小等于重力 拉力的功一定等于重力勢能的增加量 C錯(cuò)誤 根據(jù)WG EP1 EP2可知 重力做 1J的功 重力勢能的增加量為1J D錯(cuò)誤 重力做功只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān) 與路徑無關(guān) A B兩點(diǎn)的位置不變 從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中 無論經(jīng)過什么路徑 重力的功都是相同的 練習(xí)題 起重機(jī)以5m s2的加速度將質(zhì)量為1t的物體勻減速地沿豎直方向提升高度10m 則起重機(jī)鋼索的拉力對物體做的功為多少 物體克服重力做功為多少 物體的重力勢能變化了多少 課堂訓(xùn)練 1 選擇不同的水平面作為參考平面 物體在某一位置的重力勢能和某一過程中重力勢能改變量 A 都具有不同的數(shù)值B 都具有相同的數(shù)值C 前者具有相同的數(shù)值 后者具有不同的數(shù)值D 前者具有不同的數(shù)值 后者具有相同的數(shù)值 D 課堂訓(xùn)練 2 起重機(jī)以5m s2的加速度將質(zhì)量為1t的物體勻減速地沿豎直方向提升高度10m 則起重機(jī)鋼索的拉力對物體做的功為多少 物體克服重力做功為多少 物體的重力勢能變化了多少