重力勢(shì)能ppt演示課件

1、.,1,7.4 重力勢(shì)能,.,2,水電站,（1）水力發(fā)電站為什么要修很高的大壩？,（2）打樁機(jī)的重錘為什么能把木樁打進(jìn)水泥地里?,（3）在你的頭頂上方，用細(xì)繩懸掛一個(gè)7.5Kg的鉛球，你的感覺有何不同？,從能的角度來思考，以上事例說明什么問題？,.,3,重力勢(shì)能：,物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能。,因此，認(rèn)識(shí)這種勢(shì)能，不能脫離對(duì)重力做功的研究。,,.,4,用自己的課本做如下試驗(yàn),1、與高度有關(guān) 2、與質(zhì)量有關(guān),1）同一課本從

2、不同高度下落到自己手上，感覺 ? ? ?,2）不同質(zhì)量的課本從同一高度下落到自己手上，感覺 ? ? ?,探究得到的結(jié)論：,5,.,5,一、影響重力勢(shì)能的因素：,結(jié)論：物體的質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能就越大。,.,6,物體豎直下落,,,,WG=mgh =mg(h1－h(huán)2) =mgh1－mgh2,一.重力做功,質(zhì)量為m的物體從離地面高h(yuǎn)1的A處豎直向下運(yùn)動(dòng)到離地面高h(yuǎn)2的B處，求重力做了多少功？,.,7,物體

3、沿斜線運(yùn)動(dòng) 從 A 到 B,,,,A,B,h,θ,L,,WG=mgLcos θ =mgh =mg(h1－h(huán)2) =mgh1－mgh2,思考：如果斜面是粗糙的，對(duì)重力做的功有沒影響？,.,8,,,,,A,B,,……………………,,,,還記得極限法嗎？,物體沿曲線運(yùn)動(dòng) 從 A 到 B,.,9,,WG=mgh =mgh1－mgh2,質(zhì)量為m的物體從A處沿不同路徑運(yùn)動(dòng)到B處：,結(jié)論：重力做功只跟

4、它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置（高度差）有關(guān)，與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。,.,10,課堂練習(xí),1、一質(zhì)量為5kg的小球從5m高處下落, 碰撞地面后彈起, 每次彈起的高度比下落高度低1m, 求:(1)小球從下落到停在地面的過程中重力一共做了多少功?(2)重力勢(shì)能如何變化，變化多少？(g= 10m/s2),J,J,.,11,重力做功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置（高度差）有關(guān)，與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。,表明：功的大小等于物重跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與物重跟終

5、點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差。,WG=mg△h =mgh1－mgh2,我們?nèi)绾卫斫膺@句話,看起來，物體所受的重力 mg與它所處位置的高度h 的乘積“mgh”，是一個(gè)具有特殊意義的物理量。,重力做功的特點(diǎn),.,12,1.定義：物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處位置高度的乘積。2.單位：國際單位制中，焦耳(J)。 1J=1kg．m.s-2 .m=1N.m3.重力勢(shì)能是標(biāo)量，狀態(tài)量。4.重力勢(shì)能的變化量:5.重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)

6、系:,Ep=mgh,ΔEP=EP2-EP1,WG=mgh1－mgh2 = Ep1 - Ep2,WG>0,Ep減少, Ep2< Ep1; △Ep<0,重力勢(shì)能的變化數(shù)量等于重力做功的數(shù)量,高處→低處:,低處→高處:,WG Ep1; △Ep>0,重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加,.,14,2．一物體從A點(diǎn)沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點(diǎn)與C點(diǎn)，則下列說法中正確的是：（

7、） A．沿AB面下滑時(shí)重力做功多B．沿兩個(gè)面下滑時(shí)重力做的功相同C．沿AB面下滑時(shí)重力勢(shì)能減少得多一些 D．沿兩個(gè)面下滑時(shí)減少的重力勢(shì)能相同,BD,說明：重力做功只與初末位置的高度有關(guān)，與路徑和其它力做功無關(guān)。,高度具有相對(duì)性，所以重力勢(shì)能也具有相對(duì)性,2m算高嗎?,討論：住在10樓處的人向外跳，卻沒有受傷，為什么？,計(jì)算重力勢(shì)能之前需要:,理解：1、參考平面的選取是任意的 .,3、

8、在參考面上方：物體的高度是正值h>0， 重力勢(shì)能也是正值EP>0；,四、重力勢(shì)能的相對(duì)性,2、一般以地面或題目中的最低點(diǎn)所在平面作為參考平面。,先選定參考平面(零勢(shì)能面）,注意：只有同一參考系，兩重力勢(shì)能的數(shù)值才能比較.同一物體處在高處,勢(shì)能大，如果h1<h2,則：EP1<EP2,在參考面下方： 物體的高度是負(fù)值h<0，

9、 重力勢(shì)能也是負(fù)值EP<0；,？,.,17,勢(shì)能是狀態(tài)量、標(biāo)量．+、–表示大?。?比較：EP1=-2J;EP2=1J； 哪個(gè)重力勢(shì)能大？,思考：重力勢(shì)能為零的物體就沒有重力勢(shì)能，對(duì)嗎？,比較：EP1=-5J;EP2=2J；EP3=0J；哪個(gè)重力勢(shì)能大？,因?yàn)?1>-2,所以：EP1>EP2,因?yàn)?>0>-5,所以：EP2>EP3>EP1,不對(duì)；重力勢(shì)能的零值只是一個(gè)相對(duì)值

10、。地球上有質(zhì)量的物體憑借其位置都具有重力勢(shì)能。,.,18,重力勢(shì)能跟重力做功相關(guān)，而重力是地球與物體之間的相互作用力。也就是說，倘若沒有地球，就談不上重力。,重力勢(shì)能屬于物體和地球組成的系統(tǒng) .,五.重力勢(shì)能的系統(tǒng)性,注意：平常所說的“物體”的重力勢(shì)能，只是一種習(xí)慣簡(jiǎn)化的說法。,所以：重力勢(shì)能是地球與物體所組成的這個(gè) “系統(tǒng)”共有的，而不是地球上的物體單獨(dú)具有的。,3、質(zhì)量0.5kg的小球，從桌面以上h1=1.2m的A點(diǎn)落到地面的B點(diǎn)

11、，桌面高h(yuǎn)2=0.8m．請(qǐng)?zhí)顚懴卤恚?g=10m/s2),6J,10J,-4J,0,10J,10J,-10J,-10J,選取不同的參考平面,物體的重力勢(shì)能的數(shù)值不同,對(duì)確定的過程，WG和△EP是過程量，與參考面的選擇無關(guān),重力勢(shì)能具有相對(duì)性，重力勢(shì)能的變化量具有絕對(duì)性。,.,20,思考1：若重力做功與路徑有關(guān)，還能把mgh叫做重力勢(shì)能嗎？,思考2：當(dāng)摩擦力對(duì)物體做功時(shí)，我們能不能定義有一個(gè)摩擦力勢(shì)能存在呢?為什么?,不行，勢(shì)能只與質(zhì)量和

12、位置有關(guān)，與路徑無關(guān)，而摩擦力做功與路徑有關(guān)。所以不存在摩擦力勢(shì)能,不能，做功過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，重力做功若與路徑有關(guān)，不同路徑，重力做功不同，再用mgh表示重力勢(shì)能，則說明重力勢(shì)能也與路徑有關(guān)。與重力勢(shì)能只與質(zhì)量和位置有關(guān)的特點(diǎn)相矛盾。,小 結(jié),一、重力做功的特點(diǎn)：重力做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。二、重力勢(shì)能：地球上的物體具有的與它高度有關(guān)的能量。三、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系：

13、 WG=mgh1－mgh2 =EP1 －EP2 重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少 重力做負(fù)功時(shí)，重力勢(shì)能增加四、重力勢(shì)能是相對(duì)的 ，正負(fù)表示大小。 一般不加說明是以地面或題目中的最低點(diǎn)所在的平面作為參考平面。五、勢(shì)能是系統(tǒng)能。指系統(tǒng)所有的。,Ep=mgh,WG=mg△h =mgh1－mgh2,是標(biāo)量，狀態(tài)量。單位：J,.,22,1、關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解

14、，正確的是（ ）A、重力勢(shì)能等于零的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功B、相對(duì)于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問題C、在同一高度將物體以初速度V0向不同方向拋出，落地時(shí)減少的重力勢(shì)能都相等D、放在地面的物體，它的重力勢(shì)能一定等于零,BC,.,23,A、某個(gè)物體處于某個(gè)位置，重力勢(shì)能的大小是唯一的。B、重力勢(shì)能為零的物體，不可能對(duì)別的物體做功C、物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能一定不變

15、。D、只要重力做功，重力勢(shì)能一定變化。,D,注意：求重力勢(shì)能的大小，應(yīng)先確定參考面。只有確定參考面，重力勢(shì)能大小才得以確定。,2、關(guān)于重力勢(shì)能，以下說法正確的是：（ ）,.,24,3、運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過程，將人和傘看出一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過程中，下列說法正確的是：（ ）,A、阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功。B、系統(tǒng)受到合外力始終向下。C、重力做功使系統(tǒng)的重力勢(shì)能增加。D、任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等。

16、,A,.,25,4、要將一個(gè)質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為α的勻質(zhì)正立方體翻倒，推力對(duì)它做功最少為( ),解析：立方體 原來重心：,末位置的重心：,重心升高了：,D,.,26,例1：在光滑桌面上有一根均勻柔軟質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l 的繩，其繩長(zhǎng)的1/4懸于桌面下，從繩子開始下滑至繩子剛好全部離開桌面的過程中，重力對(duì)繩子做的功為多少？繩子重力勢(shì)能變化如何？(桌面離地高度大于l ),鐵鏈重心末位置：,鐵鏈重心初位置：,以桌面為零勢(shì)能參考平面：,

17、.,27,,思考：不考慮空氣阻力的情況下， 下列說法正確嗎？,2、物體受拉力作用向上勻速運(yùn)動(dòng)，拉力做的功是1J，但物體重力勢(shì)能的增加量不是1J。,3、物體受拉力作用向上運(yùn)動(dòng)，拉力做的功是1J，但物體重力勢(shì)能的增加量可能不是1J。,1、物體運(yùn)動(dòng)，重力做的功是 -1J，但物體重力勢(shì)能的增加量不是1J。,.,28,例2：起重機(jī)以5m/s2的加速度將質(zhì)量為1t的物體勻減速地沿豎直方向提升高度10m，求：（1）起重機(jī)鋼索的

18、拉力對(duì)物體做的功為多少？（2）物體克服重力做功為多少？（3）物體的重力勢(shì)能變化了多少？,mg-F=ma,,F=mg-ma=5×103N,WF=Fh=5×104J,WG=-mgh=-1×104J,△EP=-WG=1×104J,.,29,例3、桿中點(diǎn)有一轉(zhuǎn)軸O，兩端分別固定質(zhì)量為2m、m的小球a和b,當(dāng)桿從水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，小球a和b構(gòu)成的系統(tǒng)的重力勢(shì)能如何變化？變化了多少？,以桿初位置所在

19、的水平面為零勢(shì)能面：,水平初位置：EPa=EPb=0; 系統(tǒng)：EP總=0,豎直末位置：E'Pa=-2mgL; E'Pb=mgL系統(tǒng)：E'P總= E'Pa+E'Pb =-2mgL+mgL=-mgL,△E'P總= E'P總- EP總= -mgL,系統(tǒng)重力勢(shì)能減少。,.,30,,,例4：長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩一端固定在天花板上，另一端系一質(zhì)量為M的小球，把小球從如圖位置由靜止釋放，求輕繩擺

20、到豎直方向時(shí)，重力對(duì)小球做的功？,.,31,例5：如圖，質(zhì)量為m的物體置于水平地面上，其上表面豎直立著一根輕彈簧，彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，勁度系數(shù)為k，下端與物體相連接，現(xiàn)將彈簧上端緩緩豎直向上提起一段距離L，使物體離開地面，這時(shí)物體重力勢(shì)能增加了多少？,,.,32,6.一質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為A的長(zhǎng)方體物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1.為使它水平移動(dòng)距離A，可以用將它翻倒或向前緩慢平推兩種方法，則下列說法中正的是（　?。〢.將它翻倒比平推前進(jìn)

21、做功少B.將它翻倒比平推前進(jìn)做功多C.兩種情況做功一樣多D.兩種情況做功多少無法比較,,B,解析:通過重心的變化求取重力勢(shì)能的變化量，進(jìn)而求得外力克服重力所做的功。,,,,使物塊水平移動(dòng)距離a，需將它翻倒一次，需克服重力做功，使其重心位置由離地 增加到 ，,,,,,所以：至少需做功：,而緩慢平推需做功：,.,33,討論與交流： 某城市內(nèi)部有兩條河流，甲河水流落差最

22、大的位置A海拔高度是1000米，最大落差為20米，乙河水流落差最大的位置B海拔高度為200米，最大落差為50米，問： （1）位置A和位置B誰比較高？ （2）現(xiàn)在該城市要建造一座水電站，哪個(gè)位置更合適？,.,34,課堂訓(xùn)練,1、選擇不同的水平面作為參考平面，物體在某一位置的重力勢(shì)能和某一過程中重力勢(shì)能改變量( ) A.都具有不同的數(shù)值 B.都具有相同的數(shù)值 C.

23、前者具有相同的數(shù)值，后者具有不同的數(shù)值 D.前者具有不同的數(shù)值，后者具有相同的數(shù)值,D,.,35,1、用定滑輪從井中向上提水，已知一桶水的重量為200N，以地面為參考平面，1）當(dāng)水桶在井下5m 深處時(shí)，水的重力勢(shì)能為多少？2）將水桶提到離地面0.8m高處時(shí)，水的重力勢(shì)能為多少？3）在這個(gè)過程中，水的重力對(duì)水做的功為多少？,練習(xí),.,36,3、一質(zhì)量m＝2kg的物體，沿光滑斜面滑 下位移s=2m，斜面傾角為θ＝300。求：

24、物體下滑過程中，重力對(duì)物體所做的功？以地面為參考平面，物體初始位置時(shí)的重 力勢(shì)能是多少？3)以斜面的頂點(diǎn)所在平面為參考平面，物體 末位置時(shí)的重力勢(shì)能是多少？物體的重力 勢(shì)能變化了多少？,.,37,課堂練習(xí)P13問題與練習(xí)1、 4、2 課外練習(xí) P13 問題與練習(xí) 2、3,.,38,5．4 重力勢(shì)能 問題與練習(xí)參考解答,.,39,1.證明：設(shè)斜面高度為h，對(duì)應(yīng)于傾角為θ1、Θ2、θ3的斜面長(zhǎng)分

25、別為l1、l2、l3。 由功的公式可知，在傾角為θ1的斜面，重力與位移的夾角為(π/2－θ1)，重力所做的功為：WG=mgl1cos(π/2－θ1)=mgl1sinθ1=mgh。,同理可證，在傾角為θ2、θ3的斜面上，重力所做的功都等于mgh，與斜面傾角無關(guān)。,.,40,2.答：（1）足球由位置1運(yùn)動(dòng)到位置2時(shí)，重力所做的功為－mgh，足球克服重力所做的功為mgh，足球的重力勢(shì)能增加mgh。（2）足球由位置2運(yùn)動(dòng)到位

26、置3時(shí)，重力做的功為mgh，足球的重力勢(shì)能減少了mgh。,（3）足球由位置1運(yùn)動(dòng)到位置3時(shí)，重力做功為0，重力勢(shì)能變化為0。,.,41,.,42,4.答：A正確。例如：物體在向上的拉力作用下，如果做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)拉力的功大于重力勢(shì)能的增加量。如果物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)拉力的功小于重力勢(shì)能的減少量。B錯(cuò)誤。物體勻速上升，拉力的大小等于重力，拉力的功一定等于重力勢(shì)能的增加量。C錯(cuò)誤。根據(jù)WG=EP1-EP2可知，重力做-1J