湖北省物理必修（二）機(jī)械守恒定律 重力勢能

1、作者：作者：TWATWA雪雪崩崩2002年月日上午，俄羅斯高加索北奧塞梯地區(qū)年月日上午，俄羅斯高加索北奧塞梯地區(qū)的一個村莊發(fā)生雪崩，造成至少人失蹤。的一個村莊發(fā)生雪崩，造成至少人失蹤。 先看幾幅圖片：先看幾幅圖片： 美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑。這個隕石坑是美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑。這個隕石坑是5萬年前，一顆萬年前，一顆直徑約為直徑約為3050米的鐵質(zhì)流星撞擊地面的結(jié)果。這顆流星重約米的鐵質(zhì)流星撞擊地面的結(jié)果。這顆流星重約50萬萬千克、速度達(dá)到千克、速度達(dá)到20千米秒，爆炸力相當(dāng)于千米秒，爆炸力相當(dāng)于2000萬千克梯恩梯萬千克梯恩梯(TNT)，超過美國轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍。爆炸在地面

2、，超過美國轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍。爆炸在地面上產(chǎn)生了一個直徑約上產(chǎn)生了一個直徑約1245米，平均深度達(dá)米，平均深度達(dá)180米的大坑。據(jù)說，坑米的大坑。據(jù)說，坑中可以安放下中可以安放下20個足球場，四周的看臺則能容納個足球場，四周的看臺則能容納200多萬觀眾。多萬觀眾。 隕石坑隕石坑美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那32.重力勢能的概念重力勢能的概念:物體的地球之間的相互作用所具有的能量物體的地球之間的相互作用所具有的能量.1.定義定義:由相互作用的物體間的作用力和由相互作用的物體間的作用力和物體間的相對位置決定的能量叫勢能物體間的相對位置決定的能量叫勢能.又又稱為位能稱為位能.用

3、自己的課本做如下試驗用自己的課本做如下試驗 1、與高度有關(guān)、與高度有關(guān) 2、與質(zhì)量有關(guān)、與質(zhì)量有關(guān) 1）同一課本從不同高度下落到）同一課本從不同高度下落到自己手上，感覺自己手上，感覺 2）不同質(zhì)量的課本從同一高度）不同質(zhì)量的課本從同一高度下落到自己手上，感覺下落到自己手上，感覺 探究得到的結(jié)論：探究得到的結(jié)論：5Gwmghco sGWm g lm g h物體豎直下落物體豎直下落AhBm1h2h物體沿斜線運動物體沿斜線運動AChmL2h1h12mghmgh12mghmgh6一一. .重力做功重力做功物體沿曲線運動物體沿曲線運動 從從 A A 到到 C Ch1h2h3ACh2h1hAh 1L L)

4、(321hhhmgmgh21mghmgh 321WWWW321hmghmghmgW11coshmgmglW重力做功重力做功與物體運動的路徑無關(guān)，只跟與物體運動的路徑無關(guān)，只跟它的起點和終點的位置它的起點和終點的位置（高度）（高度）有關(guān)，有關(guān)，即重力做功數(shù)值等于重力與高度差的乘即重力做功數(shù)值等于重力與高度差的乘積。積。WG = mgh= mgh1 - mgh2可見可見, ,重力做的功等于重力做的功等于“mghmgh”這個量這個量的變化的變化. .在物理學(xué)中，在物理學(xué)中， “ “mghmgh”是一個是一個由特殊意義的物理量由特殊意義的物理量. .就用這個物理量就用這個物理量表示物體的重力勢能。表示

5、物體的重力勢能。重力勢能的表示重力勢能的表示1.1.物體的重力勢能等于它所受重力與所處物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積。高度的乘積。2.2.在國際單位制中的單位：焦耳在國際單位制中的單位：焦耳(J) (J) 3.3.重力勢能是重力勢能是標(biāo)量標(biāo)量，狀態(tài)量。，狀態(tài)量。4.4.重力勢能的變化重力勢能的變化 E EP P=mgh=mgh2 2-mgh-mgh1 1 Ep=mgh重力勢能的相對性重力勢能的相對性高度的相對性決定了重力勢能的高度的相對性決定了重力勢能的相對性。相對性。 計算重力勢能之前需要先選定計算重力勢能之前需要先選定參考平面。參考平面。 （在（在參考平面，物體的重力勢能為參

6、考平面，物體的重力勢能為零零。參考平面參考平面 的選取是任意的，一般選地面為參考平面的選取是任意的，一般選地面為參考平面 ） b.在參考平面下方的物體的高度是在參考平面下方的物體的高度是負(fù)值負(fù)值，重力勢能也是重力勢能也是負(fù)值負(fù)值。 a. a.在參考平面上方的物體的高度是在參考平面上方的物體的高度是正值正值，重力勢能也是重力勢能也是正值正值；17重力勢能的系統(tǒng)性重力勢能的系統(tǒng)性 嚴(yán)格說來，重力勢能是地球和物體所嚴(yán)格說來，重力勢能是地球和物體所組成的這個物體組成的這個物體“系統(tǒng)系統(tǒng)”所共有的，所共有的，而不是地球上的物體單獨具有的。而不是地球上的物體單獨具有的。 平常所說的平常所說的“物體物體”的

7、重力勢能，只的重力勢能，只是一種習(xí)慣簡化的說法。是一種習(xí)慣簡化的說法。例：如圖，質(zhì)量例：如圖，質(zhì)量0.5kg0.5kg的小球，從桌面以上的小球，從桌面以上h h1 1=1.2m=1.2m的的A A點落到地面的點落到地面的B B點，桌面高點，桌面高h(yuǎn) h2 2=0.8m=0.8m請按要求填寫下表請按要求填寫下表(g=10m/s(g=10m/s2 2) )參考參考平面平面小球在小球在A點重點重力勢能力勢能小球在小球在B點重點重力勢能力勢能下落過程下落過程小球重力小球重力做功做功下落過程下落過程小球重力小球重力勢能變化勢能變化桌面桌面地面地面 6J10J -4J010J10J-10J-10Jh1h2

8、AB 選取不同的參考平面選取不同的參考平面, ,物體的重力勢能的數(shù)值不同物體的重力勢能的數(shù)值不同 對一個確定的過程，對一個確定的過程，W WG G和和E EP P與參考平面的選擇無關(guān)與參考平面的選擇無關(guān)20結(jié)論結(jié)論：重力做功與重力勢能變化關(guān)系：重力做功與重力勢能變化關(guān)系1.1.如果重力做如果重力做正正功，重力勢能功，重力勢能減少減少，減，減少的重力勢能等于重力對物體做的功。少的重力勢能等于重力對物體做的功。2.2.如果重力做如果重力做負(fù)負(fù)功，重力勢能功，重力勢能增加增加，增加，增加的重力勢能等于物體克服重力做的功。的重力勢能等于物體克服重力做的功。PPPGEEEW213 3、重力勢能具有相對性、重力勢能具有相對性, , 但重力勢能但重力勢能的變化是絕對的，與參考的變化是絕對的，與參考, , 平面的選取平面的選取無關(guān)（無關(guān)（h h）練習(xí)題：起重機(jī)以練習(xí)題：起重機(jī)以5m/s5m/s2 2的加速度將質(zhì)量為的加速度將質(zhì)量為1