重力势能 (3)

1、2011年上学期雪雪 崩崩2002年年9月月21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100人失踪。人失踪。 美国内华达州美国内华达州亚利桑那陨石坑。亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是这个陨石坑是5万万年前，一颗直径约年前，一颗直径约为为3050米的铁质米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速万千克、速度达到度达到20千米秒，爆炸力相当于千米秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩万千克梯恩梯梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千

2、倍。爆炸在地面上产生了一个直径约千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平米，平均深度达均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。多万观众。 这是因为物体一旦处在一定高度时，这是因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所在处的就具有了一定的能量。而当它从所在处的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。放出来。 在初中我们已经学过：物体由于被举高在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。而具有的能量叫重力势能

3、。 那么重力势能的大小与什么有关，又那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢？本节课我们就来学习这个如何定量表示呢？本节课我们就来学习这个问题。问题。一、一、 重力做功重力做功重力势能：物体由于被举高而具有的能量。重力势能：物体由于被举高而具有的能量。物体竖直下落物体竖直下落物体沿斜线运动物体沿斜线运动GWmghcosGWmglmghmALCh h1h2h2mABhh1物体沿曲线运动物体沿曲线运动11coshmgmglW 123123123. . (.) =mghWWWWmg hmg hmg hmghhh h1 h2 h3AChh1h2A h1 mL重力做功与路径无关，只跟重力做功与路径

4、无关，只跟 始末位置的高度差有关。始末位置的高度差有关。重力做功的特点重力做功的特点:物体从物体从A落到落到B的过程中的过程中, 重力做功重力做功 h h2 h1 A B 2121 )( mghmghhhmgmghWG 可见，重力做的功等于可见，重力做的功等于“mgh”这个量这个量的变化。在物理学中，的变化。在物理学中， “mgh”是一个由特是一个由特殊意义的物理量。就用这个物理量表示物体殊意义的物理量。就用这个物理量表示物体的重力势能。的重力势能。一、一、 重力做功重力做功21 mghmghmghWG 重力势能：物体由于被举高而具有的能量。重力势能：物体由于被举高而具有的能量。Ep 物体的重

5、力势能，单位：焦（物体的重力势能，单位：焦（J）g 重力加速度，单位：米秒重力加速度，单位：米秒2（ms2）1.重力势能的表达式：重力势能的表达式：Ep = mgh m 物体的质量，单位：千克（物体的质量，单位：千克（kg）h 物体的高度，单位：米（物体的高度，单位：米（m）即：物体的重力势能等于物体的重量即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。和它的高度的乘积。【练习练习】塔吊把一质量为塔吊把一质量为200kg的物体，从的物体，从距地面高为距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为的高度匀速运到高为h2=3m的的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变地方，重力做了多少功？物体的重

6、力势能如何变化？若物体加速或减速下降呢？化？若物体加速或减速下降呢？(g=10m/s-2)重力做功为：重力做功为： WG=mg(h1-h2)=14000J WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2 =14000J 重力势能减少了重力势能减少了14000J【分析分析】(1)重力做正功重力势能减少，而且重重力做正功重力势能减少，而且重力做了多少功，重力势能就减少了多少。力做了多少功，重力势能就减少了多少。 (2)重力做负功重力势能增加，而且克重力做负功重力势能增加，而且克服重力做了多少功，重力势能就增加多少。服重力做了多少功，重力势能就增加多少。 体会体会“功是能量转化的量度功是能量转化的量度”

7、2. 重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系 三三. 重力势能的相对性重力势能的相对性 高度高度h是相对于谁的呢？是相对于谁的呢？重力势能总是相对于某个水平面来说的，这重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫个水平面叫参考平面参考平面。参考平面选取不同，重力势能的数值就不同。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。选择哪个水平面作为可见，重力势能具有相对性。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。选择不同的参考平面，物体的重面作为参考平面。选择不同的参考平面，物

8、体的重力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力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。势能的问题。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，对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力上方物体的高度是正值，重力势能也是正值；势能也是正值； 下方物体的高度是负值，下方物体的高度是负值，重力势能也是负值。重力势能重力势能也是负值。重力势能为负，表示物体在这个位置具为负，表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。具有的重力势能少。重力势能：重力势能：3 J 5 J说说 明明 【例例】如图如图, 质量质

9、量1.0kg的小球的小球, 从桌面以上从桌面以上h1=1.2m的的A点落到地点落到地面的面的B点点, 桌面高桌面高h2=0.8m. 请按要请按要求填写下表求填写下表. (g=10m/s2)参考参考 平面平面小球在小球在A点重力点重力势能势能小球在小球在B点重力势点重力势能能下落过程下落过程小球重力小球重力做功做功下落过程小下落过程小球重力势能球重力势能变化变化桌面桌面地面地面h1h2AB12J8J20J20J 020J减少减少20J减少减少20J四四. 重力势能的系统性重力势能的系统性 那么重力势能是谁具有的呢？那么重力势能是谁具有的呢？重力势能应该是物体与地球组成的系统重力势能应该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共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。具有