第四节 重力势能

1、4 4重力势能重力势能重力势能重力势能E EP P：新课引入：新课引入：思考：重力势能思考：重力势能E EP P与哪些因素有关？与哪些因素有关？物体由于被举高而具有的能。物体由于被举高而具有的能。它是它是5 5万年前，一颗直径约为万年前，一颗直径约为30305050米的铁质流星撞击地米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约面的结果。这颗流星重约5050万千克万千克、速度达到、速度达到20 km20 kms s，爆炸力相当于美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。强爆炸力相当于美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。强烈的撞击在地面上产生了一个直径约烈的撞击在地面上产生了一个直径约12451245米，平

2、均深度达米，平均深度达180180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2020个足球场，四周个足球场，四周的看台则能容纳的看台则能容纳200200多万观众。多万观众。 3陨陨石石坑坑新课引入：新课引入：另一方面：另一方面：当物体的高度发生变化时，当物体的高度发生变化时，重力要做功，重力要做功， 同时重力势能发生变化。同时重力势能发生变化。所以，学习所以，学习重力势能重力势能之前，我们有必要先之前，我们有必要先来学习一下来学习一下重力做功重力做功的相关知识。的相关知识。重力势能重力势能E EP P： 物体由于被举高而具有的能。物体由于被举高而具有的能。思考：重力势能思考：

3、重力势能E EP P与哪些因素有关？与哪些因素有关？一.重力做功hCCBC如图，质量为如图，质量为m m物体沿着三条不同的路径向下运动，物体沿着三条不同的路径向下运动，A A、C C点点的高度差均为的高度差均为h,h,求这三种情况下，重力对物体所做的功。求这三种情况下，重力对物体所做的功。AAA一.重力做功ACAChL1AB1h2hCL2h如图，质量为如图，质量为m m物体沿着三条不同的路径向下运动，物体沿着三条不同的路径向下运动，A A、C C点点的高度着差均为的高度着差均为h,h,求这三种情况下，重力对物体所做的功。求这三种情况下，重力对物体所做的功。ACBD WG = mghAhBACh

4、LACB1h2hh1h2h3AC一.重力做功一一.重力做功：重力做功：2.2.特点：特点：1.大小：大小：（h h为起点与终点的高度差）为起点与终点的高度差）只跟物体的始末位置有关只跟物体的始末位置有关，与物体的运动路径无关与物体的运动路径无关。WG = mgh即时应用：即时应用：1.1.如下图所示，质量为如下图所示，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点点 滚下，经过水平面滚下，经过水平面BCBC后，再滚上另一斜面，当它到达后，再滚上另一斜面，当它到达 的的D D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为（）（）h41

5、即时应用：即时应用：V2 2、如图，将同一个小球，从同一高度沿不同的方、如图，将同一个小球，从同一高度沿不同的方 向抛出，比较它沿不同路径落到地面的过程中，向抛出，比较它沿不同路径落到地面的过程中， 重力做功的多少。重力做功的多少。即时应用：即时应用：3 3、如图，竖直上抛一质量为、如图，竖直上抛一质量为m m的小球，的小球， 小球在运动过程中所受阻力恒为小球在运动过程中所受阻力恒为f f， 上升的最大高度为上升的最大高度为h h，求小球从开，求小球从开 始抛出到落回到抛出点的过程中，始抛出到落回到抛出点的过程中， 重力做的功和阻力做的功分别是多少？重力做的功和阻力做的功分别是多少？ACBD一

6、.重力做功AhBh1h2AChLACB1h2hh1h2h3AC= mg(h1h2) = mgh1mgh2 WG = mgh一一.重力做功：重力做功：2.2.特点：特点：1.大小：大小：（h h为起点与终点的高度差）为起点与终点的高度差）只与物体始末位置的高度差有关只与物体始末位置的高度差有关，与运动路径无关与运动路径无关。过渡：重力做功：过渡：重力做功：W WG G = = mghmgh = mgh = mgh1 1 - mgh - mgh2 2WG = mgh“mgh”一方面与重力做功密切相关一方面与重力做功密切相关,另一方面另一方面,它随着物体质量和高度的它随着物体质量和高度的变化而变化变

7、化而变化,与重力势能的特征一致与重力势能的特征一致.布置学生阅读课本布置学生阅读课本P65P65第一自然段。第一自然段。1 1、表达式：、表达式：二二. .重力势能重力势能E EP PmghEp国际单位制中，焦耳国际单位制中，焦耳(J)(J)标量标量“h”指的是物体距指的是物体距参考平面参考平面的高度的高度.物体物体在参考平面在参考平面上上方，方，高度高度h是是正值正值，物体物体在参考平面在参考平面下下方，方，高度高度h是是负值负值.零势能面零势能面2.2.单位：单位：3.3.矢标性：矢标性：WG = mgh（h h为起点与终点的高度差）为起点与终点的高度差）以桌面为参考平面，则以桌面为参考平

8、面，则:小球在小球在A处的重力势能为：处的重力势能为：_;小球在小球在B处的重力势能为：处的重力势能为：_.h110mh2=4mABm1Kg三、重力做功与重力势能的关系：三、重力做功与重力势能的关系：三、重力做功与重力势能的关系：三、重力做功与重力势能的关系：1.物体由物体由A到到B，重力做重力做_，做了，做了_J的功；的功； 重力势能重力势能_，_了了_J的能量。的能量。AhBh110m4mh2m=1Kgm=1Kg2.物体由物体由B至至A，重力做重力做_，做了，做了_J的功；的功； 重力势能重力势能_，_了了_J的能量的能量.(g=10 m/s(g=10 m/s2 2) )说明：填说明：填“

9、正功正功”或或“负功负功” ” ； 填填“增加增加”或或“减少减少”零势能面零势能面三、重力做功与重力势能的关系：三、重力做功与重力势能的关系：1.物体由物体由A到到B，重力做重力做_，做了，做了_J的功；的功； 重力势能重力势能_，_了了_J的能量。的能量。AhBh110m4mh2m=1Kgm=1Kg重力做重力做正功正功， E EP P减少减少，正功正功减少减少2.物体由物体由B至至A，重力做重力做_，做了，做了_J的功；的功； 重力势能重力势能_，_了了_J的能量的能量.(g=10m/s(g=10m/s2 2) )60减少减少60负功负功60增加增加增加增加60结论：结论：PGEW或者：2

10、1PPGEEW21PPGEEW重力做多少重力做多少正正功，功， E EP P就减少多少。就减少多少。重力做重力做负功负功， E EP P增加增加，重力做多少重力做多少负负功，功， E EP P就增加多少。就增加多少。1.1.功是功是标量标量功的功的+ +、不表示大小不表示大小，也不表示方向。，也不表示方向。2.2.重力势能也是重力势能也是标量标量但它的但它的+ +、表示大小表示大小 思考：思考：1.拉力拉力F做功为做功为3J，阻力，阻力f做功为做功为5J，哪个力做的功多？，哪个力做的功多？2.物体在物体在A处的重力势能是处的重力势能是3J，在，在B处的重力势能是处的重力势能是5J， 则物体在则

11、物体在A、B两处，哪处的重力势能大？两处，哪处的重力势能大？阻力做的功多阻力做的功多在在A处的重力势能大处的重力势能大比较做功的多少应比较比较做功的多少应比较做功的绝对值做功的绝对值。只表示力的作用只表示力的作用效果效果，也即是动力还是阻力。，也即是动力还是阻力。比较重力势能的多少应该直接比较其比较重力势能的多少应该直接比较其代数值代数值。二二. .重力势能重力势能mghEp一一. .重力做功：重力做功：2.2.特点：特点：1.大小：大小：（“h”h”为起点与终点的高度差）为起点与终点的高度差）与物体运动的路径无关与物体运动的路径无关。WG = mgh重力做重力做正功正功，重力势能，重力势能减

12、少减少;重力做重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加.21PPGEEW“h”h”指的是物体距参考平面的高度指的是物体距参考平面的高度. .物体物体在参考面在参考面上上方，方，高度高度h是是正值正值；物体物体在参考面在参考面下下方，方，高度高度h是是负值负值.四四. .怎样比较做功多少：怎样比较做功多少：五五. .怎样比较重力势能的多少：怎样比较重力势能的多少：比较做功的绝对值。比较做功的绝对值。直接比较重力势能的代数值。直接比较重力势能的代数值。三三. .重力做功与重力势能的关系：重力做功与重力势能的关系：重力势能具有相对重力势能具有相对性（高度的相对性）性（高度的相对性）PGEW或者：六

13、六. .重力势能的系统性：重力势能的系统性：重力势能是重力势能是物体和地球组成的系统物体和地球组成的系统“共有共有”的的. . 重力势能属于重力势能属于物体和地球组成的系统物体和地球组成的系统 .因为重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的因为重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。也就是说，倘若没有地球，就谈不上重力。相互作用力。也就是说，倘若没有地球，就谈不上重力。六六. .重力势能的系统性重力势能的系统性 平常所说的平常所说的“物体物体”的重力势能，只是一的重力势能，只是一种习惯简化的说法。种习惯简化的说法。课本课本P67页第页第3题题参考参考平面平面小球在小球在A点重点重力势能力势能小球在小球在B点重点重力势能力势能下落过程小球下落过程小球重力做功重力做功下落过程小球下落过程小球重力势能变化重力势能变化桌面桌面地面地面 6J10J-4J010J10J减小10J减小10J 选取不同的参考平面选取不同的参考平面, ,物体的重力势能的数值不同物体的重力势能的数值不同 对一个确定的过程，对一个确定的过程，W WG G和和E EP P与参考面的选择无关与参考面的选择无关说明：说明：（2）