教案 重力勢能

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解重力勢能的概念，掌握重力勢能的計(jì)算方法，知道重力勢能的相對性．2．知道重力做功和重力勢能的改變的關(guān)系．3．理解重力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)．重點(diǎn)、難點(diǎn)重力勢能的計(jì)算，重力做功與重力勢能變化的關(guān)系．4、重力勢能

2002年９月２１日上午，俄羅斯高加索北奧塞梯地區(qū)的一個(gè)村莊發(fā)生雪崩，造成至少１００人失蹤。

雪崩2

美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑。這個(gè)隕石坑是5萬年前，一顆直徑約為30～50米的鐵質(zhì)流星撞擊地面的結(jié)果。這顆流星重約50萬千克、速度達(dá)到20千米／秒，爆炸力相當(dāng)于2000萬千克梯恩梯(TNT)，超過美國轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍。爆炸在地面上產(chǎn)生了一個(gè)直徑約1245米，平均深度達(dá)180米的大坑。據(jù)說，坑中可以安放下20個(gè)足球場，四周的看臺則能容納200多萬觀眾。

隕石坑美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那3（1）俄羅斯“和平號”空間站墜落時(shí)，為什么會(huì)燃燒？碎片燃燒時(shí)，溫度可達(dá)3000℃，其能量由什么能量轉(zhuǎn)化而來？（2）打樁機(jī)的重錘從高處落下時(shí)，為什么能把水泥打進(jìn)地里?（3）水力發(fā)電站為什么要修那么高的大壩？（4）在你的頭頂上方相同的高度,分別用細(xì)繩懸掛一個(gè)粉筆頭和7.5Kg的鉛球，你的感覺有何不同？以上問題的根本原因都在于水電站

和平號空間站殘片打樁機(jī)

物體處在一定高度時(shí)，就具有了一定的能量。當(dāng)它從所處的的高處落下時(shí)，伴隨著重力做功這些能量就會(huì)通過做功的方式釋放出來

在初中我們已經(jīng)學(xué)過：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能．

重力勢能的大小與什么有關(guān)，又如何定量表示呢?本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這個(gè)問題．一、重力做功

請同學(xué)們分別計(jì)算以下三種情況重力所做的功物體豎直下落

從A到BAhBh1h2WG=mgh=mg(h1－h(huán)2)

=mgh1－mgh2

第一種情況：物體沿斜線運(yùn)動(dòng)

從A到BAChθLh1h2WG=mgLcosθ=mgh=mg(h1－h(huán)2)

=mgh1－mgh2第二種情況：物體沿曲線運(yùn)動(dòng)從A到CW1=mglcosθ1=mg△h1W=W1+W2+W3+……W=mg△h1+mg△h2

+mg△h3

+……=mgh

=mgh1－mgh2第三種情況：重力做功的規(guī)律

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(dòng)的路徑無關(guān)。重力做功的公式：

WG=mgh向上運(yùn)動(dòng)為負(fù)功，向下運(yùn)動(dòng)為正功例題沿著高度相同、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，以下說法中正確的是（）

A．沿坡度小，長度大的斜面上升克服重力做功多

B．沿坡度大，粗糙程度大的斜面上升克服重力做功多

C．沿坡度小，粗糙程度大的斜面上升克服重力做功多

D．上述幾種情況克服重力做功一樣多D如圖所示，設(shè)想你要從某座高樓的第10層下到第3層，你可以乘電梯下，也可以沿樓梯走下．兩種方式下樓，重力對你做的功是否相等？練習(xí)答案：相等二、重力勢能如果物體相對于參考平面的高度為h,則把物理量mgh叫做物體的重力勢能．

物體的重力勢能等于它所受到的重力與所處高度的乘積．注意：高度的正、負(fù)Ep=mgh說明：重力勢能是標(biāo)量．單位：焦耳，1J=1kg·m·s-2·m=1N·m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?。?7高度是相對的，所以重力勢能也是相對的三、重力勢能的相對性四、重力勢能的正負(fù)表示大小重力勢能：－3J

－5J重力勢能：0J

－5J重力勢能：3J

－5J>>>例1

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)參考平面小球在A點(diǎn)重力勢能小球在B點(diǎn)重力勢能下落過程小球重力做功下落過程小球重力勢能變化桌面地面

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)20WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep214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=－ΔEp

討論：重力勢能為零的物體是不是就沒有重力勢能？五、重力做功與重力勢能變化關(guān)系⑴足球由位置1運(yùn)動(dòng)到位置2時(shí)，重力所做的功是多少？足球的重力勢能增加了多少？⑵足球由位置2運(yùn)動(dòng)到位置3重力所做的功是多少？重力勢能減少了多少？⑶足球由位置1運(yùn)動(dòng)到位置3，重力所做的功是多少？足球的重力勢能變化了多少？做一做：質(zhì)量為M的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中達(dá)到的最高點(diǎn)2的高度為h

。h123123

重力勢能屬于物體和地球組成的系統(tǒng).

平常所說的“物體”的重力勢能，只是一種習(xí)慣簡化的說法。重力勢能是我自己的！六、重力勢能的系統(tǒng)性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七、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？

3、關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列說法正確的是：A、當(dāng)重力對物體做正功時(shí)，物體的重力勢能一定減少；B、物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢能一定增加；C、地球上的物體的重力勢能都只有一個(gè)唯一確定的值；D、重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)。ABD4、物體在運(yùn)動(dòng)過程中，克服重力做功為50J，則：A、重力做功為50J；B、物體的重力勢能一定增加了50J；C、物體的動(dòng)能一定減少50J；D、重力做了50J的負(fù)功。BD5、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(huì)對別的物體

做功B、相對于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)

值的重力勢能，但這并不影響研究有關(guān)重

力勢能的問題C、在同一高度將物體不論向何方向拋出，只

要拋出時(shí)的初速度大小相同，則落地時(shí)減

少的重力勢能必相等D、放在地面的物體，它的重力勢能一定等于零BC一、重力做功的特點(diǎn)：與路徑無關(guān)，只與起點(diǎn)