必修二_重力势能LI

1、 第二节 重力势能“和平号和平号”空间站残片空间站残片水电站 20022002年年9 9月月2121日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少地区的一个村庄发生雪崩，造成至少100100人失踪。人失踪。 雪雪崩崩2 美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5 5万年前，一颗万年前，一颗直径约为直径约为30305050米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约5050万万千克、速度达到千克、速度达到2020千米秒，爆炸力相当于千米秒，爆炸力相当于20002000万千克梯恩梯

2、万千克梯恩梯(TNT)(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，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上产生了一个直径约12451245米，平均深度达米，平均深度达180180米的大坑。据说，坑米的大坑。据说，坑中可以安放下中可以安放下2020个足球场，四周的看台则能容纳个足球场，四周的看台则能容纳200200多万观众。多万观众。 陨石坑陨石坑美国内华达州亚利桑那美国内华达州亚利桑那3打桩机工作现场造成这一切的根本原因都是什么？造成这一切的根本原因都是什么？一一、重力势能、重力势能物体由于被举高而具有的能量叫物体由于被举高而具有的能量叫重力势

3、能重力势能小实验小实验 1、与高度有关、与高度有关 2、与质量有关、与质量有关 1）同一物体从不同高度下落到自己手）同一物体从不同高度下落到自己手上，感觉上，感觉 2）不同质量的物体从同一高度下落到）不同质量的物体从同一高度下落到自己手上，感觉自己手上，感觉 探究得到的结论：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GwmghcosGWmglmgh物体竖直下落物体竖直下落AhBm1h2h物体沿斜线运动物体沿斜线运动ABhmL2h1h12mghmgh12mghmgh6h1h2h3物体沿曲线运动物体沿曲线运动ABh2h1h

4、Ah 1mL L711coshmgmglW321WWWW321hmghmghmgWmgh21mghmgh )(321hhhmg由上述分析过程可得出怎样的结论？由上述分析过程可得出怎样的结论？思考：思考： 重力做功重力做功只跟它的起点和终点的位置只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关（高度差）有关，与物体运动的路径无关与物体运动的路径无关。1. 重力做功的点重力做功的点： 2. 重力做功的大小等于物重跟起点高度的乘重力做功的大小等于物重跟起点高度的乘积积mgh1与物重跟终点高度的乘积与物重跟终点高度的乘积mgh2两者两者之差之差。即即：WG = mgh1 - mgh21.1.定义：物体的重力势能

5、等于它所受重力与所定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。处高度的乘积。2.2.公式：公式：3.3.单位：国际单位制中，焦耳单位：国际单位制中，焦耳(J)(J)。 4.4.重力势能是重力势能是标量标量，状态量。，状态量。5.5.重力势能的变化重力势能的变化 E EP P=mgh=mgh2 2-mgh-mgh1 1 Ep=mgh 重力做的功等于重力做的功等于“mghmgh”这个量的变化这个量的变化.在物理学中，在物理学中， “mghmgh”是一个有特殊意义的物理量是一个有特殊意义的物理量. 这这个物理量就是表示物体的个物理量就是表示物体的重力势能。重力势能。WG = mgh1 - m

6、gh2 = Ep1 - Ep214 重力做功与重力势能变化关系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重力做的功等于重力势能的减少量 如果重力做如果重力做正功正功，重力势能重力势能减少减少，减少的重力减少的重力势能等于重力对物体做的功势能等于重力对物体做的功 如果重力做如果重力做负功负功，重力势能重力势能增加增加，增加的重力增加的重力势能等于物体克服重力做的功势能等于物体克服重力做的功即即 WG = Ep（1）若）若h1h2,WG0, Ep1 Ep2,重力势能减少重力势能减少（2）若）若h1h2,WG0, Ep1 Ep2,重力势能增加重力势能增加功是能量转化的量度功是能量转化的

7、量度1.重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫面叫参考平面参考平面把参考平面的高度取作零，在参考平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面上的物体的重力势能为0，称参考平面为，称参考平面为零势能面零势能面。 讨论讨论：重力势能为零的物体是不是就没重力势能为零的物体是不是就没有重力势能？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，重力势能具有具有相对性相对性选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是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

8、究有关重力势能的问题，因为在有关的不同的，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，问题中，有确定意义的是重力势能的差值，这个差值并不因选这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同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，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通常选择地面作为参考平面重力势能的正负表示大小重力势能的正负表示大小对选定的参考平面而言，上方物体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；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

9、势能下方物体的高度是负值，重力势能也是负值。也是负值。重力势能为负，表示物重力势能为负，表示物体在这个位置具有的重力势能比在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。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。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思考：重力势能是谁具有的呢? 平常所说的平常所说的“物体物体”的重力势能，只是一种习惯简的重力势能，只是一种习惯简化的说法。化的说法。不只是重力势能，任何形式的势能，都是相应的物体不只是重力

10、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。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1 1、关于重力势能的几种理解，可能正确的是、关于重力势能的几种理解，可能正确的是

11、( )( )CD2.关于重力势能的几种理解，正确的是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、重力势能等于零的物体，一定不会对别的物 体做功体做功B、相对于不同的参考平面，物体具有不同数、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值的重力势能，但这并不影响研究有关重 力势能的问题力势能的问题C、在同一高度将物体不论向何方向抛出，只、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、放在地面

12、的物体，它的重力势能一定等于零 BC 塔吊把一质量为塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为的高度匀速运到高为h2=3m的地方，重力的地方，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？速或减速下降呢？(g=10m/s-2)解：重力做功为：解：重力做功为： WG=mg(h1-h2)=14000J重力势能变化为：重力势能变化为： EP=Ep2-Ep1=mgh2-mgh1=-14000J重力势能减少了重力势能减少了14000J重力做正功重力势能减少重力做正功重力势能减少物体由于发生了

13、弹性形变而物体由于发生了弹性形变而具有的能量。具有的能量。 弹性势能与形变的大小有关；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。弹性势能与弹簧的劲度系数有关。（x 越大，越大，EP越大）越大）（k越大，越大，EP 越大）越大）olFolFololl k l FlWS面积在图象中：-=拉力（变力）做功的计算方法：拉力（变力）做功的计算方法：微元法微元法弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做功与弹性势能变化的关系： 弹力做正功，弹性势能减小；弹力做正功，弹性势能减小； 弹力做负功，弹性势能增大。弹力做负功，弹性势能增大。弹性势能的表达式弹性势能的表达式: :221kxEP1.关于功和

14、能，下列说法正确的是（）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，就有多少能量物体做了多少功，就有多少能量D.功是能量的量度功是能量的量度 B2.下列关于动能的说法，正确的是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、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、做匀速圆周运动的物体其速度大小不变，动能不变不变C、两物体的质量和动能相等，则它们速度、两物体的质量和动能相等，则它们速度必相同必相同D、物体

15、的动能不变，说明物体的运动状态不变、物体的动能不变，说明物体的运动状态不变Bv3 3、对于以下关于重力势能结论正确的是（、对于以下关于重力势能结论正确的是（ ）A.A. 甲物体所处位置比乙物体高，甲物体势能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一定大于乙物体势能B.B.甲物体质量比乙物体质量大，甲物体势能一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定大于乙物体势能 vC.C.重力做正功时，物体的重力势能一定变小重力做正功时，物体的重力势能一定变小 D.D.放在地面的物体它的重力势能一定为零放在地面的物体它的重力势能一定为零C4、一个人站在阳台上，以相同的速率，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，重力气阻力，则从抛出到落地的过程，重力势能的变化量（势能的变化量（ ）A.上抛小球最大上抛小球最大 B.下抛小球最大下抛小球最大C.平抛小球最大平抛小球最大 D.三球一样大三球一样大D小 结一一、重力做功的特点：、重力做功的特点： 与路径无关，只与起点和终点的高度差有关与路径无关，只与起点和终点的高度差有关二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的二、重力势能：地球上的物体具有的