人教課標實驗版必修二第七章 機械能及其守恒定律4. 重力勢能

第四節(jié)重力勢能第四節(jié)重力勢能知識目標:1、理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算。2、理解重力勢能的變化和重力做功的關系，知道重力做功與路徑無關。3、知道重力勢能的相對性。結論：一個物體能夠對外做功，則這個物體具有能。討論：1、請同學們結合生活，列舉“物質的不同運動形式對應著不同的能”的例子。2、請同學們結合生活，列舉“各種不同形式的能量可以相互轉化，而且在轉化過程中能量守恒?！钡睦印Ｒ?、能的概念二、功和能的關系通過分析下邊幾個過程中能量的轉化情況，討論：“做功就一定有能量發(fā)生轉化（或者轉移）”的觀點是否正確？我們能得到什么結論？（1）人拉重物在光滑水平面上由靜止而運動。（2）在水力發(fā)電廠中，水流沖擊水輪機，帶動發(fā)電機轉動。（3）電力機車在鐵路上前進。二、功和能的關系（1）人拉重物在光滑水平面上由靜止而運動。（2）在水力發(fā)電廠中，水流沖擊水輪機，帶動發(fā)電機轉動。（3）電力機車在鐵路上前進。在人對重物做功的過程中，人的生物能轉化為物體的動能。水流的機械能轉化為電能機車前進而做功，把電能轉化為機車的機械能。結論：做功使不同形式的能量發(fā)生轉化。討論：1、在能量轉化中，做功多少與能量轉化（或者轉移）多少的關系怎樣？舉例說明。（1）舉重運動員把重物舉起來，對重物做了功，重物的重力勢能增加，同時運動員消耗了體內的化學能，且運動員做了多少功就有多少化學能轉化為重力勢能。（2）被壓縮的彈簧放開時把一個小球彈出去，小球的動能增加，同時彈簧的彈性勢能減小，且彈簧對小球做了多少功，就有多少彈性勢能轉化為機械能。

討論：1、功和能的聯(lián)系是什么？2、功和能的區(qū)別有哪些？1、功和能的聯(lián)系：（1）功和能都是標量（2）功是能量轉化的量度（3）單位：焦（J）2、功和能的區(qū)別：（1）功是和物體的運動過程有關的物理量，是一個過程量；能是和物體的運動狀態(tài)有關的物理量，是一個狀態(tài)量。但功不是能。（2）做功可以使物體具有的能量發(fā)生變化，而且物體能量變化的大小是用做功的多少來量度的。但功和能不能相互轉化。鞏固練習：1、關于功和能，下列說法正確的是（）A、功就是能，功可以轉化為能B、做功越多，物體的能越大C、能量轉化中，做的功越多，能量轉化越多D、功是物體能量的量度2、運動員將質量為150kg的杠鈴舉高2m，求：（1）運動員做了多少功?正功還是負功？（2）杠鈴的機械能是增加還是減少？有多少化學能轉化為杠鈴的重力勢能?3、物體以某一初速度沿粗糙水平面滑動，摩擦力對物體做正功還是負功？物體是獲得能量還是失去能量？結論：功的正負表示能量轉化的

，_______功使物體獲得能量，

功使物體失去能量。增加或減少正負可否認為功率是描述能量轉化快慢的物理量？做功的過程必定有能量發(fā)生轉化或者轉移做多少功就一定有多少能量發(fā)生了轉化或者轉移正功表示物體獲得能量；負功表示物體失去能量功是能量轉化的量度2002年９月２１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１００人失蹤。雪崩2打樁機工作現(xiàn)場打夯筑土美國內華達州亞利桑那隕石坑。這個隕石坑是5萬年前，一顆直徑約為30～50米的鐵質流星撞擊地面的結果。這顆流星重約50萬千克、速度達到20千米／秒，爆炸力相當于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。爆炸在地面上產生了一個直徑約1245米，平均深度達180米的大坑。據說，坑中可以安放下20個足球場，四周的看臺則能容納200多萬觀眾。美國內華達州亞利桑那隕石坑水電站“和平號”空間站殘片思考：（1）俄羅斯“和平號”空間站墜落時，為什么會燃燒？碎片燃燒時，溫度可達3000℃，其能量由什么能量轉化而來？（2）打樁機的重錘從高處落下時，為什么能把水泥打進地里?

（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,分別用細繩懸掛一個粉筆頭和7.5Kg的鉛球，你的感覺有何不同？以上問題的根本原因是什么？用自己的課本做如下試驗1、與高度有關

2、與質量有關1）同一課本從不同高度下落到自己手上，感覺???

2）不同質量的課本從同一高度下落到自己手上，感覺???探究得到的結論：重力勢能:物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能,用EP表示。三、重力做功的特點設一個質量為m的物體，（1）從高度是h1的A位置，豎直向下運動到高度是h2的B位置；（2）從高度是h1的A位置，沿傾斜直線運動l的距離，到達高度是h2的B位置；（3）從高度是h1的A位置，沿沿任一路徑，運動到高度是h2的B位置；探究：根據功的公式，計算重力所做的功分別是多少？是否相同？由此得到什么結論？結論：重力所做的功只跟初位置的高度和末位置的高度有關，跟物體運動的路徑無關。探究重力勢能的表達式：一個質量為m的物體從距地高為h1的A點下落到距地高為h2的B點，求重力做的功？由此得到什么結論？結論：重力做的功等于物體重力勢能的變化量WG=mgh1－mgh2(即WG等于mgh這個量的變化）探討：仔細研究重力勢能表達式EP=mgh，從中可以獲得哪些信息？(1)重力勢能的單位是什么？為什么？(2)重力勢能是矢量還是標量？可以為負值嗎？(3)重力做功與重力勢能變化有何關系？四、重力勢能1、定義：物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，用EP表示。2、公式：EP=mgh物理意義：物體的重力勢能等于物體的重力和它的高度的乘積。3、重力勢能是標量，也是狀態(tài)量單位：焦（J）4、重力做功與重力勢能變化的關系WG=Ep1-Ep2

重力做功WG(正、負）重力勢能EP（增加、減少）重力做功和重力勢能變化的關系物體上升物體下降正負減少增加重力做的功等于重力勢能的減少物體克服重力做的功等于重力勢能的增加五、重力勢能的相對性討論：1、為什么說重力勢能具有相對性？參考平面的選取是唯一確定的嗎？2、重力勢能的改變與參考面選擇有關嗎？為什么？3、重力勢能為正值？表示什么含義？重力勢能為負值？表示什么含義？練1：如圖，質量0.5kg的小球，從桌面以上h1=1.2m的A點落到地面的B點，桌面高h2=0.8m。請按要求填寫下表(g=10m/s2)參考平面小球在A點重力勢能小球在B點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-4J0h1h2AB選取不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值不同。10J10J減少10J減少10J對一個確定的過程，WG和△EP與參考面的選擇無關五、重力勢能的相對性1、重力勢能的相對性：（高度的相對性）重力勢能的數(shù)值與參考面的選擇有關。在參考面上方的物體的高度是正值，重力勢能也是正值；在參考面下方的物體的高度是負值，重力勢能也是負值。參考平面的選取是任意的,通常選擇地面作為參考平面。2、重力勢能變化的確定性：（高度變化的確定性）重力勢能的改變與參考面選擇無關。六、勢能是系統(tǒng)所共有的重力勢能是地球與物體所組成的這個“系統(tǒng)”所共有的，而不是地球上的物體單獨具有的。分子勢能或電勢能分別屬于分子或電荷組成的系統(tǒng)，不是一個分子或一個電荷單獨具有的。課堂練習：1、沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不相同的斜面將同一物體分別從底端拉到頂端，下列說法正確的是A、沿坡度小的斜面運動時物體克服重力做功多B、沿坡度大，粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多C、沿坡度小，粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多D、不管沿怎樣的斜面運動，物體克服重力做功相同2、質量是100g的小球從1.8m的高處落到水平板上，又彈回到1.25m的高處。整個過程中重力對球所做的功是多少？球的重力勢能變化了多少？小結：本節(jié)課我們學習了：1、勢能由物體間的相互作用而產生，由它們的相對位置而決定。2、勢能是標量，單位是焦耳。3、重力對物體所做的功與物體的運動路徑無關，只跟物體運動的始末位置有關，重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢能之差。4、重力勢能是地球和地面上的物體共同具有的，一個物體的重力勢能的大小與參考平面的選取有關。練習1、

在離地80m處無初速釋放一小球，小球質量為