必修二-重力势能LI解析

第二节重力势能 1 俄罗斯 和平号 空间站坠落时 为什么会燃烧 碎片燃烧时 温度可达3000 其能量由什么能量转化而来 和平号 空间站残片 2 水力发电站为什么要修那么高的大坝 水电站 2002年9月21日上午 俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩 造成至少100人失踪 雪崩 2 美国内华达州亚利桑那陨石坑 这个陨石坑是5万年前 一颗直径约为30 50米的铁质流星撞击地面的结果 这颗流星重约50万千克 速度达到20千米 秒 爆炸力相当于2000万千克梯恩梯 TNT 超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍 爆炸在地面上产生了一个直径约1245米 平均深度达180米的大坑 据说 坑中可以安放下20个足球场 四周的看台则能容纳200多万观众 3 打桩机工作现场 在你的头顶上方相同的高度 分别用细绳悬挂一个粉笔头和7 5Kg的铅球 你的感觉有何不同 造成这一切的根本原因都是什么 一 重力势能 物体由于被举高而具有的能量叫重力势能 小实验 1 与高度有关2 与质量有关 1 同一物体从不同高度下落到自己手上 感觉 2 不同质量的物体从同一高度下落到自己手上 感觉 探究得到的结论 5 请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功 二 重力做功的特点 6 物体沿曲线运动 7 由上述分析过程可得出怎样的结论 思考 重力做功只跟它的起点和终点的位置 高度差 有关 与物体运动的路径无关 1 重力做功的点 2 重力做功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积mgh2两者之差 即 WG mgh1 mgh2 1 定义 物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积 2 公式 3 单位 国际单位制中 焦耳 J 4 重力势能是标量 状态量 5 重力势能的变化 EP mgh2 mgh1 Ep mgh 重力做的功等于 mgh 这个量的变化 在物理学中 mgh 是一个有特殊意义的物理量 这个物理量就是表示物体的重力势能 WG mgh1 mgh2 Ep1 Ep2 14 重力做功与重力势能变化关系 重力做的功等于重力势能的减少量 如果重力做正功 重力势能减少 减少的重力势能等于重力对物体做的功 如果重力做负功 重力势能增加 增加的重力势能等于物体克服重力做的功 即WG Ep 1 若h1 h2 WG 0 Ep1 Ep2 重力势能减少 2 若h1 h2 WG 0 Ep1 Ep2 重力势能增加 功是能量转化的量度 1 重力势能总是相对于某个水平面来说的 这个水平面叫参考平面 把参考平面的高度取作零 在参考平面上的物体的重力势能为0 称参考平面为零势能面 讨论 重力势能为零的物体是不是就没有重力势能 2 参考平面选取不同 重力势能的数值就不同 可见 重力势能具有相对性 选择不同的参考平面 物体的重力势能的数值是不同的 但并不影响研究有关重力势能的问题 因为在有关的问题中 有确定意义的是重力势能的差值 这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同 3 选择哪个水平面作为参考平面 可视研究问题的方便而定 通常选择地面作为参考平面 重力势能的正负表示大小 说明 对选定的参考平面而言 上方物体的高度是正值 重力势能也是正值 下方物体的高度是负值 重力势能也是负值 重力势能为负 表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少 重力势能 3J 5J 重力势能是物体与地球组成的系统共同具有的 而不是地球上某一个物体单独具有的 思考 重力势能是谁具有的呢 平常所说的 物体 的重力势能 只是一种习惯简化的说法 不只是重力势能 任何形式的势能 都是相应的物体系统由于其中各物体之间 或物体内的各部分之间存在相互作用而具有的能 是由各物体的相对位置决定的 属于相应物体所组成的系统具有 A 重力势能等于零的物体 一定不会对别的物体做功B 放在地面上的物体 它的重力势能一定等于零C 在不同高度将某一物体抛出 落地时重力势能相等D 相对不同的参考平面 物体具有不同数值的重力势能 但并不影响研究有关重力势能 练习 1 关于重力势能的几种理解 可能正确的是 CD 2 关于重力势能的几种理解 正确的是A 重力势能等于零的物体 一定不会对别的物体做功B 相对于不同的参考平面 物体具有不同数值的重力势能 但这并不影响研究有关重力势能的问题C 在同一高度将物体不论向何方向抛出 只要抛出时的初速度大小相同 则落地时减少的重力势能必相等D 放在地面的物体 它的重力势能一定等于零 BC 塔吊把一质量为200kg的物体 从距地面高为h1 10m的高度匀速运到高为h2 3m的地方 重力做了多少功 物体的重力势能如何变化 若物体加速或减速下降呢 g 10m s 2 解 重力做功为 WG mg h1 h2 14000J重力势能变化为 EP Ep2 Ep1 mgh2 mgh1 14000J重力势能减少了14000J 重力做正功重力势能减少 三 弹性势能 物体由于发生了弹性形变而具有的能量 影响弹性势能的因素 弹性势能与形变的大小有关 弹性势能与弹簧的劲度系数有关 x越大 EP越大 k越大 EP越大 拉力 变力 做功的计算方法 微元法 弹力做功与弹性势能变化的关系 EP EP2 EP1 WF 弹力做正功 弹性势能减小 弹力做负功 弹性势能增大 弹性势能的表达式 1 关于功和能 下列说法正确的是 A 功和能的单位相同 它们都是过程量B 做功的过程就是物体能量的转化过程C 物体做了多少功 就有多少能量D 功是能量的量度 B 2 下列关于动能的说法 正确的是 A 运动物体具有的能量称为动能B 做匀速圆周运动的物体其速度大小不变 动能不变C 两物体的质量和动能相等 则它们速度必相同D 物体的动能不变 说明物体的运动状态不变 B 3 对于以下关于重力势能结论正确的是 A 甲物体所处位置比乙物体高 甲物体势能一定大于乙物体势能B 甲物体质量比乙物体质量大 甲物体势能一定大于乙物体势能C 重力做正功时 物体的重力势能一定变小D 放在地面的物体它的重力势能一定为零 C 4 一个人站在阳台上 以相同的速率 分别把三个质量相同的小球竖直向上抛出 竖直向下抛出 水平抛出 不计空气阻力 则从抛出到落地的过程 重力势能的变化量 A 上抛小球最大B 下抛小球最大C 平抛小球最大D 三球一样大 D 小结 一 重力做功的特点 与路径无关 只与起点和终点的