重力势能-PPT课件

1、2.重 力 势 能 1 12021/6/72021/6/7 一、重力做的功一、重力做的功 【思考思考】如图所示如图所示, ,小球从小球从A A点运动到点运动到B B点点, ,三种情况下三种情况下, , 重力对小球做功相等吗重力对小球做功相等吗? ? 2 22021/6/72021/6/7 1.1.过程推导过程推导: :甲甲:W:WG G=mgh=_=mgh=_ 乙乙:W:WG G= = =mgh=mgh=_ 丙丙: :把整个路径把整个路径ABAB分成许多很短的间隔分成许多很短的间隔AAAA1 1、A A1 1A A2 2每一每一 小段都可以近似地看作一段倾斜的小段都可以近似地看作一段倾斜的_,

2、_,设每段小斜设每段小斜 线的高度差分别为线的高度差分别为hh1 1、hh2 2物体通过整个路径时物体通过整个路径时 重力做的功重力做的功W WG G=mgh=mgh1 1+mgh+mgh2 2+=mg(h+=mg(h1 1+h+h2 2+)=+)= mgh=_ mgh=_ mghmgh1 1-mgh-mgh2 2 mghmgh1 1-mgh-mgh2 2 直线直线 mghmgh1 1-mgh-mgh2 2 mglcosmglcos 3 32021/6/72021/6/7 2.2.结论结论: :物体运动时物体运动时, ,重力对它做的功只跟它的起点和重力对它做的功只跟它的起点和 终点的终点的_有

3、关有关, ,而跟物体运动的而跟物体运动的_无关。无关。 位置位置路径路径 4 42021/6/72021/6/7 二、重力势能二、重力势能 小明采用三个体积相同而质量不同的小球做实验实验时分别小明采用三个体积相同而质量不同的小球做实验实验时分别 将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的 痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图所示痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图所示 （m m钢 钢 m m玻 玻 m m木 木） ）实验（实验（a a）、（）、（b b）、（）、（c c）是在研究重力势）是在研究重力势 能

4、与能与_是否有关是否有关 分析整个实验及观察到的现分析整个实验及观察到的现 象，可归纳得出初步结论：象，可归纳得出初步结论： _ 5 52021/6/72021/6/7 1.1.意义意义: :物体由于位于物体由于位于_而具有的能。而具有的能。 2.2.相关因素相关因素: : (1)(1)物体的物体的_。质量越大。质量越大, ,重力势能重力势能_。 (2)(2)物体所处的位置物体所处的位置_。高度越高。高度越高, ,重力势能重力势能_。 3.3.表达式表达式:E:Ep p=_=_。 高处高处 质量质量越大越大 高度高度越大越大 mghmgh 6 62021/6/72021/6/7 甲甲:W:WG

5、 G=mgh=_=mgh=_ 乙乙:WG=:WG= =mgh=mgh=_ mghmgh1 1-mgh-mgh2 2 mghmgh1 1-mgh-mgh2 2mglcosmglcos W WG G = = E E p1p1-E -Ep2 p2 4.4.重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系: : E Ep1 p1表示物体在初位置的重力势能 表示物体在初位置的重力势能 E Ep2 p2物体在末位置的重力势能 物体在末位置的重力势能) ) 7 72021/6/72021/6/7 (2)(2)两种情况两种情况: : 物体由高处运动到低处时物体由高处运动到低处时, ,重力做重力做_,_,重力势

6、能重力势能 _,_,即即W WG G_0,E_0,Ep1 p1_E _Ep2 p2。 。 物体由低处运动到高处时物体由低处运动到高处时, ,重力做重力做_,_,重力势能重力势能 _,_,即即W WG G_0,E_0,Ep1 p1_E _Ep2 p2。 。 正功正功 减少减少 负功负功 增加增加 WW2 2 B.W B.W1 1WW2 2 C.W C.W1 1=W=W2 2 D.D.因小孩乙与轨道因小孩乙与轨道的动摩擦因数的动摩擦因数 未知未知, ,故无法比较重力做功的大小故无法比较重力做功的大小 16162021/6/72021/6/7 【母题追问母题追问】 1.1.如图所示如图所示, ,物体

7、物体m m沿不同的路径沿不同的路径和和从从A A滑到滑到B,B,则重力所则重力所 做的功为做的功为( () ) A.A.沿路径沿路径重力做功最大重力做功最大 B.B.沿路径沿路径重力做功最大重力做功最大 C.C.沿路径沿路径和和重力做功一样大重力做功一样大 D.D.条件不足不能判断条件不足不能判断 17172021/6/72021/6/7 质量为质量为m m的小球从高为的小球从高为h h处的斜面上的处的斜面上的A A点滚下点滚下, ,经过水平面经过水平面 BCBC后后, ,再滚上另一斜面再滚上另一斜面, ,当它到达高当它到达高 的的D D点时点时, ,速度为零速度为零, , 在这个过程中在这个

8、过程中, ,重力做功为重力做功为( () ) h 4 A. A. B.B. C.mghC.mgh D.0 D.0 3mgh 4 mgh 4 18182021/6/72021/6/7 【补偿训练补偿训练】 1.1.将一个物体由将一个物体由A A处移到处移到B B处处, ,重力做功重力做功 ( () ) A. A.与运动过程是否存在阻力有关与运动过程是否存在阻力有关 B. B.与运动的具体路径有关与运动的具体路径有关 C. C.与物体运动速度大小有关与物体运动速度大小有关 D. D.与运动物体本身的质量有关与运动物体本身的质量有关 19192021/6/72021/6/7 2.2.如图所示如图所示

9、, ,桌面离地面的高度是桌面离地面的高度是0.8 m,0.8 m,坐标系原点坐标系原点O O 定在桌面上定在桌面上, ,向下方向为坐标轴的正方向向下方向为坐标轴的正方向,g,g取取10 m/s10 m/s2 2。 通过测量通过测量, ,确定质量确定质量m=1.0 kgm=1.0 kg的物体从的物体从O O运动到运动到B B处过处过 程中程中, ,重力做的功约是重力做的功约是 ( () ) A.8 JA.8 J B.5 JB.5 J C.-5 JC.-5 J D.-13 JD.-13 J 20202021/6/72021/6/7 二重力势能的特点二重力势能的特点 1.1.重力势能的性质重力势能的

10、性质: : (1)(1)相对性相对性:E:Ep p=mgh=mgh中的中的h h是物体重心相对参考平面的高是物体重心相对参考平面的高 度。参考平面选择不同度。参考平面选择不同, ,则物体的高度则物体的高度h h不同不同, ,重力势能重力势能 的大小也就不同的大小也就不同, ,所以确定某点的重力势能首先选择参所以确定某点的重力势能首先选择参 考平面。考平面。 21212021/6/72021/6/7 (2)(2)系统性系统性: :重力是地球与物体相互吸引产生的重力是地球与物体相互吸引产生的, ,所以重力势能是所以重力势能是 物体和地球组成的系统共有的物体和地球组成的系统共有的, ,平时所说的平时

11、所说的“物体物体”的重力势能的重力势能 只是一种简化说法。只是一种简化说法。 (3)(3)标矢性标矢性: :重力势能是标量重力势能是标量, ,只有大小只有大小, ,没有方向没有方向, ,但有正负。重但有正负。重 力势能正负的含义力势能正负的含义: :正值表示物体处于参考平面上方正值表示物体处于参考平面上方, ,负值表示负值表示 处于参考平面的下方。处于参考平面的下方。 22222021/6/72021/6/7 2.2.重力做功与重力势能改变的关系重力做功与重力势能改变的关系: : (1)(1)表达式表达式W WG G=E=Ep1 p1-E -Ep2 p2 。 。 (2)(2)重力做多少正功重力

12、做多少正功, ,重力势能减小多少重力势能减小多少; ;重力做多少负功重力做多少负功, ,重力重力 势能增加多少。势能增加多少。 =-E=-Ep p （） 23232021/6/72021/6/7 【思考思考讨论讨论】 情境情境: :如图所示如图所示, ,质量为质量为m m的幼儿园小朋友在玩滑梯。的幼儿园小朋友在玩滑梯。 讨论讨论: : (1) (1)在最高点在最高点( (高度为高度为h)h)和地面的重力和地面的重力 势能各是多少势能各是多少? ? (2) (2)下滑过程中重力做多少功下滑过程中重力做多少功? ?重力势重力势 能如何变化能如何变化?(?(选地面为参考面选地面为参考面) ) 242

13、42021/6/72021/6/7 【典例示范典例示范】 如图所示如图所示, ,桌面高为桌面高为h,h,质量为质量为m m的小球从离桌面高的小球从离桌面高H H处自由落下处自由落下, , 不计空气阻力不计空气阻力, ,假设以桌面处为参考平面假设以桌面处为参考平面, ,则小球落到地面前瞬则小球落到地面前瞬 间的重力势能及整个过程中重力势能的变化量为间的重力势能及整个过程中重力势能的变化量为( () ) A.mgh,mg(H+h)A.mgh,mg(H+h) B.mgH,-mg(H+h)B.mgH,-mg(H+h) C.mg(h+H),mg(H-h)C.mg(h+H),mg(H-h) D.-mgh,

14、-mg(H+h)D.-mgh,-mg(H+h) 25252021/6/72021/6/7 【规律方法规律方法】重力势能的求解方法重力势能的求解方法 (1)(1)定义法定义法: :选取参考平面选取参考平面, ,确定物体相对参考平面的高度确定物体相对参考平面的高度h,h,代入代入 E Ep p=mgh=mgh求解重力势能。求解重力势能。 (2)(2)变化量法变化量法: :重力势能的变化量重力势能的变化量EEp p=E=Ep2 p2-E -Ep1 p1, , 故故E Ep2 p2= E = Ep1 p1+E +Ep p或或E Ep1 p1=E =Ep2 p2-E -Ep p。 (3)W(3)WG G

15、和和E Ep p关系法关系法: :由由W WG G= -E= -Ep p = E = Ep1 p1- E - Ep2 p2 26262021/6/72021/6/7 【素养训练素养训练】 1.1.如图所示如图所示, ,对正在空中匀速上升的无人机分析对正在空中匀速上升的无人机分析, ,下列下列 说法正确的是说法正确的是( () ) A.A.重力做正功重力做正功, ,重力势能减小重力势能减小 B.B.重力做负功重力做负功, ,重力势能增加重力势能增加 C.C.合力做正功合力做正功, ,重力势能减小重力势能减小 D.D.合力做负功合力做负功, ,重力势能增加重力势能增加 27272021/6/720

16、21/6/7 2.2.如图所示如图所示, ,甲、乙是两个质量不同的物体甲、乙是两个质量不同的物体m m甲 甲m E Ep2 p2 B.EB.Ep1 p1E E Ep2 p2 C.EC.Ep p00D.ED.Ep p00 35352021/6/72021/6/7 【解析解析】选选A A。开始时弹簧形变量为。开始时弹簧形变量为x x1 1, ,有有kxkx1 1=mg=mg。 设设B B离开地面时形变量为离开地面时形变量为x x2 2, ,有有kxkx2 2=mg=mg。由于。由于x x1 1=x=x2 2所所 以以E Ep1 p1= E = Ep2 p2,E ,Ep p=0,A=0,A正确。正确

17、。 36362021/6/72021/6/7 2.2.一竖直弹簧下端固定于水平地面上一竖直弹簧下端固定于水平地面上, ,小球从弹簧的正上方高小球从弹簧的正上方高 为为h h的地方自由下落到弹簧上端的地方自由下落到弹簧上端, ,如图所示如图所示, ,经几次反弹以后小经几次反弹以后小 球最终在弹簧上静止于某一点球最终在弹簧上静止于某一点A A处处, ,则则 ( () ) A.hA.h越大越大, ,弹簧在弹簧在A A点的压缩量越大点的压缩量越大 B.B.弹簧在弹簧在A A点的压缩量与点的压缩量与h h无关无关 C.hC.h越大越大, ,最终小球静止在最终小球静止在A A点时弹簧的弹性势能越点时弹簧的

18、弹性势能越 大大 D.D.小球第一次到达小球第一次到达A A点时弹簧的弹性势能比最终小点时弹簧的弹性势能比最终小 球静止在球静止在A A点时弹簧的弹性势能大点时弹簧的弹性势能大 37372021/6/72021/6/7 【解析解析】选选B B。最终小球静止在。最终小球静止在A A点时点时, ,通过受力分析通过受力分析, , 小球自身重力小球自身重力mgmg与弹簧的弹力与弹簧的弹力kxkx大小相等大小相等, ,由由mg=kxmg=kx得得, , 弹簧在弹簧在A A点的压缩量点的压缩量x x与与h h无关无关, ,弹簧弹性势能与弹簧弹性势能与h h无关。无关。 38382021/6/72021/6/7 【拓展例题拓展例题】非质点物体重力势能及变化非质点物体重力势能及变化 【典例示范典例示范】质量为质量为m m的均匀链条长为的均匀链条长为L,L,开始放在光滑开始放在光滑 的水平桌面上时的水平桌面上时, ,有有 的长度悬在桌边缘的长度悬在桌边缘, ,如图所示如图所示, ,松松 手后手后, ,链条滑离桌面链条滑离桌面( (未着地未着地),),问问: :从开始到链条刚好滑从开始到链条刚好滑 离桌面过程中重力势能变化了多少离桌面过程中重力势能变化了多少? ? 1 4 393920