高中物理 7_4 重力勢能課件 新人教版必修21

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1、重 力 勢 能 前 言 物 體 由 于 被 舉 高 而 具 有 的 能 叫 重 力 勢 能 。 物 體 的 高 度 發(fā) 生 變 化 時 ， 重 力 要 做 功 ： 物 體 被 舉高 時 ， 重 力 做 負 功 ； 物 體 下 降 時 ， 重 力 做 正 功 。幾個概念 力 ： 物 體 之 間 的 相 互 作 用 。重 力 ： 物 體 由 于 地 球 的 吸 引 而 受 到 的 力勢 能 ： 相 互 作 用 的 物 體 憑 借 其 位 置 而 具 有 的 能 量 。一 個 新 的 概 念 重 力 勢 能因 此 ， 認 識 這 種 勢 能 ， 不 能 脫 離 對 重 力 做 功 的 研 究 。 物

2、 體 豎 直 下 落 從 A 到 BA hB h1h2 WG=mgh =mg(h1 h2) =mgh1 mgh2 一 .重 力 做 功 物 體 沿 斜 線 運 動 從 A 到 C A Ch Lh1h2 WG=mgLcos =mgh =mg(h1 h2) =mgh1 mgh2 物 體 沿 曲 線 運 動 從 A 到 Ch1h2h3A Ch 2h1h Ah 1 LW1=mglcos1=mg h 1W=W1+W2+W3+ W=mg h 1+ mg h 2 + mg h 3 + =mg （ h 1+ h 2 + h 3 )=mg h =mgh1 mgh2 重 力 做 功 的 特 點 : 重 力 做 功

3、 只 跟 它 的 起 點 和 終 點 的 位 置（ 高 度 差 ） 有 關 ， 與 物 體 運 動 的 路 徑 無 關 。W G = mgh1 - mgh2 上 述 分 析 過 程 表 明 ： 還 表 明 ： 功 的 大 小 等 于 物 重 跟 起 點 高 度 的 乘 積 mgh1與物 重 跟 終 點 高 度 的 乘 積 mgh 2兩 者 之 差 。 即即 ： WG = mgh二 .重 力 勢 能 1.定 義 ： 物 體 的 重 力 勢 能 等 于 它 所 受 重 力 與 所處 高 度 的 乘 積 。2.單 位 ： 國 際 單 位 制 中 ， 焦 耳 (J)。 1J=1kg m.s-2 .m=

4、1N.m3.重 力 勢 能 是 標 量 ， 狀 態(tài) 量 。4.重 力 勢 能 的 變 化 EP=mgh2-mgh1 Ep=mgh 可 見 ,重 力 做 的 功 等 于 “ mgh”這 個 量 的 變 化 .在 物 理 學 中 ， “ mgh”是 一 個 有 特 殊 意 義 的 物 理 量 . 這個 物 理 量 就 是 表 示 物 體 的 重 力 勢 能 。 WG = mgh1 - mgh2 = Ep1 - Ep2 14 三 、 重 力 做 功 與 重 力 勢 能 變 化 關 系重力做的功等于重力勢能的減少量 如果重力做正功，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力對物體做的功 如 果 重 力 做

5、負 功 ， 重 力 勢 能 增 加 ， 增 加 的 重 力勢 能 等 于 物 體 克 服 重 力 做 的 功即 WG = Ep 討 論 ：重力勢能為零的物體是不是就沒有重力勢能？ 計算重力勢能之前需要先選定參考平面 在 參 考 面 下 方 的 物 體 的 高 度 是 負 值 ， 重 力勢 能 也 是 負 值 。 參 考 平 面 的 選 取 是 任 意 的 . 在 參 考 面 上 方 的 物 體 的 高 度 是 正 值 ， 重 力勢 能 也 是 正 值 ；勢 能 是 狀 態(tài) 量 、 標 量 +、 表 示 大 小 17 四 、 重 力 勢 能 的 相 對 性高 度 是 相 對 的 ， 所 以 重

6、力 勢 能 也 是 相 對 的 必須指出的是，重力勢能跟重力做功密切相關，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。所以，嚴格說來，重力勢能是地球與物體所組成的這個物體“系統(tǒng)”所共有的，而不是地球上的物體單獨具有的。 重 力 勢 能 屬 于 物 體 和 地 球 組 成 的 系 統(tǒng) .五 .重 力 勢 能 的 系 統(tǒng) 性 平 常 所 說 的 “ 物 體 ” 的 重 力 勢 能 ，只 是 一 種 習 慣 簡 化 的 說 法 。 例 ： 如 圖 ， 質 量 0.5kg的 小 球 ， 從 桌 面 以 上h1=1.2m的 A點 落 到 地 面 的 B點 ， 桌 面 高h2

7、=0.8m 請 按 要 求 填 寫 下 表 (g=10m/s2)參 考平 面 小 球 在A點 重力 勢 能 小 球 在B點 重力 勢 能 下 落 過 程小 球 重 力做 功 下 落 過 程小 球 重 力勢 能 變 化桌 面地 面 6J10J -4J0 10J10J -10J-10Jh1h 2AB 選 取 不 同 的 參 考 平 面 ,物 體 的 重 力 勢 能 的 數(shù) 值 不 同 對 一 個 確 定 的 過 程 ， WG和 EP與 參 考 面 的 選 擇 無 關20 小 結一 、 重 力 做 功 的 特 點 ： 與 路 徑 無 關 ， 只 與 起 點 和 終 點 的 高 度 差 有 關二 、

8、重 力 勢 能 ： 地 球 上 的 物 體 具 有 的 與 它 高 度 有 關 的 能量 。三 、 重 力 做 功 與 重 力 勢 能 變 化 的 關 系 ： 重 力 做 的 功 等 于 重 力 勢 能 減 少 WG=mgh1 mgh2 重 力 做 負 功 時 ， 重 力 勢 能 增 加四 、 重 力 勢 能 是 相 對 的 ， 正 負 表 示 大 小 。 一 般 不 加 說 明 是 以 地 面 或 題 目 中 的 最 低 點 所 在 的 平面 作 為 參 考 平 面 。五 、 勢 能 是 系 統(tǒng) 能 。 指 系 統(tǒng) 所 有 。 WG=mgh 高 度 差 Ep=mgh v課 堂 練 習vP63

9、問 題 與 練 習 1、 2、 4、 課 外 練 習 創(chuàng) 新 設 計 相 關 練 習 2、 3 5 4 重 力 勢 能 問 題 與 練 習 參 考 解 答 v 1.證 明 ： 設 斜 面 高 度 為 h， 對 應 于 傾 角 為 1、v 2、 3的 斜 面 長 分 別 為 l1、 l2、 l3。v 由 功 的 公 式 可 知 ， 在 傾 角 為 1的 斜 面 ， 重 力 與 位移 的 夾 角 為 (/2 1)， 重 力 所 做 的 功 為 ：v WG=mgl1cos(/2 1)=mgl1sin1=mgh。v 同 理 可 證 ， 在 傾 角 為 2、3的 斜 面 上 ， 重 力 所 做 的功 都

10、 等 于 mgh， 與 斜 面 傾角 無 關 。 v 2.答 ：v （ 1） 足 球 由 位 置 1運 動 到 位 置 2時 ， 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 能 增 加 mgh。v （ 2） 足 球 由 位 置 2運 動 到 位 置 3時 ， 重 力 做 的 功 為mgh， 足 球 的 重 力 勢 能 減 少 了 mgh。v（ 3） 足 球 由 位 置 1運 動 到 位 置 3時 ， 重力 做 功 為 0， 重 力 勢能 變 化 為 0。 h1h2ABv3.答 ： （ 1） 見 下 表v （ 2） 如 果 下

11、落 過 程 中 有 空 氣 阻 力 ,表 格 中的 數(shù) 據(jù) 不 變 。v 說 明 ： 本 題 的 意 圖 是 使 學 生 認 識 ， 重 力 勢能 跟 0勢 面 的 選 取 有 關 ， 而 重 力 勢 能 的 變 化跟 重 力 的 功 相 對 應 ， 與 0勢 面 的 選 取 無 關 。重 力 做 的 功 只 跟 物 體 位 置 的 變 化 有 關 ， 與是 否 存 在 其 他 力 無 關 。所 選 擇 的 參 考 平 面 小 球 在 A 點 的 重 力 勢 能 小 球 在 B 點 的 重 力 勢 能 整 個 下 落 過程 中 小 球 重力 所 做 的 功 整 個 下 落 過程 中 小 球 重

12、力 重 力 勢 能的 變 化 桌 面 6J 4J 10J 10J 地 面 10J 0 10J 10J v 4.答 ：v 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 動 ， 這 時 拉 力 的 功 大 于 重 力 勢 能 的 增加 量 。 如 果 物 體 做 勻 減 速 直 線 運 動 ， 這 時 拉 力 的 功小 于 重 力 勢 能 的 減 少 量 。v B錯 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 能 的 增 加 量 。v C錯 誤 。 根 據(jù) WG=

13、EP1-EP2可 知 ， 重 力 做 -1J的 功 ， 重力 勢 能 的 增 加 量 為 1J。v D錯 誤 。 重 力 做 功 只 與 起 點 和 終 點 的 位 置 有 關 ， 與路 徑 無 關 ， A、 B兩 點 的 位 置 不 變 ， 從 A點 到 B點 的過 程 中 ， 無 論 經(jīng) 過 什 么 路 徑 ， 重 力 的 功 都 是 相 同 的 。 練 習 題 ： 起 重 機 以 5m/s2的 加 速 度 將質 量 為 1t的 物 體 勻 減 速 地 沿 豎 直 方向 提 升 高 度 10m， 則 起 重 機 鋼 索 的拉 力 對 物 體 做 的 功 為 多 少 ？ 物 體 克服 重 力

14、 做 功 為 多 少 ？ 物 體 的 重 力 勢能 變 化 了 多 少 ？ 課 堂 訓 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 能 和 某 一 過 程 中 重 力 勢 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.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 課 堂 訓 練2、 起 重 機 以 5m/s2的 加 速 度 將 質 量為 1t的 物 體 勻 減 速 地 沿 豎 直 方 向 提升 高 度 10m， 則 起 重 機 鋼 索 的 拉 力對 物 體 做 的 功 為 多 少 ？ 物 體 克 服 重力 做 功 為 多 少 ？ 物 體 的 重 力 勢 能 變化 了 多 少 ？