第七章-机械能守恒定律课件

第七章机械能守恒定律第四节重力势能1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算．2．理解重力势能和重力做功的关系，知道重力做功和路径无关．3．知道重力势能的相对性.重力势能是相对的，它随参考点的选择不同而不同，要说明物体具有多少重力势能，首先要指明参考点(即零点)．Ep＝mgh，h就是一个相对量．重力势能是标量，它没有方向．但是重力势能有正、负．此处正、负不是表示方向，而是表示比零点的能量状态是高还是低，势能大于零表示比零点的能量状态高；势能小于零表示比零点的能量状态低．零点的选择不同虽对势能值表述不同，但对物理过程没有影响．即势能是相对的，势能的变化是绝对的，势能的变化与零点的选择无关．2．重力做功与重力势能重力做正功，物体下降，重力势能减小，重力做负功，物体上升，重力势能增大．重力做功与路径无关，由物体所受的重力和物体的初、末位置所在水平面的高度差决定，所以，重力做功等于重力势能增量的负值，即mgh＝－ΔEp＝(mgh2－mgh1)当质量为m的物体分别处于A、B、C点时，它的重力势能是多少？A、C两点的重力势能的差是多少？在A、B两位置时重力势能的差是多少？在B、C两位置时重力势能的差是多少？设B所在位置为地面，A在地面上高h1处，C处于地面下h2处．各点间的重力势能差分别为：ΔEpAC＝EpA－EpC＝mgh1－(－mgh2)＝mg(h1＋h2)ΔEpAB＝EpA－EpB＝mgh1－0＝mgh1ΔEpBC＝EpB－EpC＝0－(－mgh2)＝mgh2.(2)若选取物体在C点的重力势能为零则EpA＝mg(h1＋h2)EpB＝mgh2EpC＝0ΔEpAC＝EpA－EpC＝mg(h1＋h2)－0＝mg(h1＋h2)ΔEpAB＝EpA－EpB＝mg(h1＋h2)－mgh2＝mgh1ΔEpBC＝EpB－EpC＝mgh2－0＝mgh2.(3)若选定A为重力势能为零的位置则EpA＝0EpB＝－mgh1EpC＝－mg(h1＋h2)ΔEpAC＝EpA－EpC＝0－[－mg(h1＋h2)]＝mg(h1＋h2)ΔEpAB＝EpA－EpB＝0－(－mgh1)＝mgh1ΔEpBC＝EpB－EpC＝－mgh1－[－mg(h1＋h2)]＝mgh2.可见，物体所具有的重力势能的大小要视确定的零势能位置而定，即物体的重力势能具有相对性，是相对于重力势能的零位置而定的，物体位于零势能面以上时，重力势能为正，反之为负．而某两点间重力势能的差是绝对的，只取决于这两点间的高度差，与零势面的选取无关．4．为什么重力势能是属于物体与地球共有的能量？有的同学说：重力势能mgh是作用在物体上的重力所做的功，计算时研究对象是物体，重力势能只能归物体所有，这种看法是错误的，因为重力势能的改变是由重力做功来确定的，而重力是地球和物体之间的相互作用力，重力做功涉及的是重力这种相互作用力以及地球和物体的相对位置，所以，严格说来，重力势能是地球和物体共有的，而不是物体单独具有的，重力势能是属于地球和物体所组成的这个系统的，通常所说的物体具有多少重力势能，只能理解为一种简略的说法．(1)以桌面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？(2)以地面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架，下落到地面过程中重力势能减少多少？(3)以上计算结果说明什么？1.一个质量为0.5kg的小球，从高5m处自由下落，着地后反弹起1m，取地面为参考平面，并取g＝10m/s2，则()A．初、末位置物体的重力势能分别为25J和－5JB．在下落和反弹上升过程中重力做功分别为25J和5JC．由初位置到末位置重力做功20JD．重力做的功等于末位置重力势能减初位置的重力势能2．沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是()A．沿坡度小的斜面运动时物体克服