物理授課用《重力勢能》

1、重力勢能白山市十四中 物理組1復(fù)習(xí) 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。2物體豎直下落 從 A 到 BAhBh1h2WG=mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2 一.重力做功3物體沿斜線運(yùn)動 從 A 到 CAChLh1h2WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh24物體沿曲線運(yùn)動 從 A 到 Ch1

2、h2h3AChAh 1LW1=mglcos1=mg h 1W=W1+W2+W3+ W=mg h 1+ mg h 2 + mg h 3 + =mg （h 1+ h 2 + h 3 )=mg h =mgh1mgh25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 = mgh61.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=1kgm.s-2 .m=1N.m3.

3、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。這是因?yàn)閙gh這個(gè)物理量的特殊意義在于它一 方面與重力做功密切相關(guān)，另一方面它隨高度的變化而變化恰與勢能的基本特征一致。二.重力勢能7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17三、重力勢能的相對性高度是相對的，所以重力勢能也是相

4、對的高度h是相對于誰的呢？重力勢能總是相對于某個(gè)水平面來說的，這個(gè)水平面叫參考平面 參考平面選取不同，重力勢能的數(shù)值就不同可見，重力勢能具有相對性選擇哪個(gè)水平面作為參考平面，可視研究問題的方便而定，通常選擇地面作為參考平面選擇不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的，但并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題，因?yàn)樵谟嘘P(guān)的問題中，有確定意義的是重力勢能的差值，這個(gè)差值并不因選擇不同的參考平面而有所不同 8WG = mgh1 - mgh2 = Ep1 - Ep214四、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

5、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？9重力勢能的正負(fù)表示大小對選定的參考平面而言，上方物體的高度是正值，重力勢能也是正值；下方物體的高度是負(fù)值，重力勢能也是負(fù)值。重力勢能為負(fù)，表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢能比在參考平面上具有的重力勢能少。重力勢能：3 J 5 J10 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

6、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。11 當(dāng)然不能，因?yàn)榇藭r(shí)這個(gè)能量不能表示物體重力做功的實(shí)際情況當(dāng)摩擦力對物體做功時(shí)，我們能不能定義有一個(gè)摩擦力勢能存在呢?為什么? 不行，摩擦力做功與路徑有關(guān)。12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) 6J10J-4J010J10J-10J-10Jh1h2AB 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)2013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

7、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=mgh1mgh2 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=mgh 高度差 Ep=mgh14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 D15課堂訓(xùn)練2、起

8、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？ 16由牛頓第二定律 mg-F=ma 代入數(shù)據(jù)得 重力做功物體克服重力做功物體的重力勢能增加了.FG解：173.一根長為2m,重力為200N的均勻木桿放在水平地面上,現(xiàn)將它的一端從地面提高0.5m,另一端仍擱在地面上,則至少所需做的功為(g取10m/s2):A.400J; B.200J;C.100J;D.50J. D184沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上將同一物體拉到頂端，以下說法正確的是( )A沿坡度小、長度大的斜

9、面上升克服重力做的功多 B沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C. 沿坡度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多 D上述幾種情況重力做功同樣多D195將一物體由A移至B，重力做功 ( ) A. 與運(yùn)動過程中是否存在阻力有關(guān) B與物體沿直線或曲線運(yùn)動有關(guān) C. 與物體是做加速、減速或勻速運(yùn)動有關(guān) D與物體發(fā)生的位移有關(guān)D206，關(guān)于重力勢能的幾種理解，正確的是( ) A.重力勢能等于零的物體，一定不會對別的物體做功 B.放在地面上的物體，它的重力勢能一定等于零 C.在不同高度將某一物體拋出，落地時(shí)重力勢能相等 D相對不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢能D217、選擇不同的水平

10、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 D228當(dāng)重力對物體做正功時(shí)，物體的 ( )A. 重力勢能一定減少，動能一定增加 B重力勢能一定增加，動能一定減少C重力勢能一定減少，動能不一定增加 D重力勢能不一定減少，動能也不一定增加C23課堂練習(xí)P13問題與練習(xí)1、 4、2 課外練習(xí) P13 問題與練習(xí) 2、32454 重力勢能 問題與練習(xí)參考解答 25 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。

11、 由功的公式可知，在傾角為1的斜面，重力與位移的夾角為(/21)，重力所做的功為：WG=mgl1cos(/21)=mgl1sin1=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)。262.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。27h1h2AB3.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)。28A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