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重力势能白山市十四中白山市十四中 物理组物理组第1页复习复习v 物体因为被举高而含有能叫重力势能。物体因为被举高而含有能叫重力势能。v 物体高度发生改变时，重力要做功：物体被物体高度发生改变时，重力要做功：物体被举举v高高时，重力做时，重力做负负功；物体功；物体下降下降时，重力做时，重力做正正功。功。几个概念力：物体之间相互作用。重力：物体因为地球吸引而受到 力势能：相互作用物体凭借其位置而含有 能量。一个新概念重力势能所以，所以，认识这种势能，不能脱离对重力做功研究。认识这种势能，不能脱离对重力做功研究。第2页物体物体竖直竖直下落下落 从从 A A 到到 B BAhBh1h2WG=mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2 一.重力做功第3页物体沿斜线运动物体沿斜线运动 从从 A A 到到 C CAChLh1h2WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2第4页物体物体沿曲线沿曲线运动运动 从从 A A 到到 C Ch1h2h3AChAh 1L 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=mgh1mgh2第5页重力做功特点:重力做功只跟它起点和终点位置（高度差）相关，与物体运动路径无关与物体运动路径无关。WG =mgh1-mgh2上述分析过程表明：上述分析过程表明：还表明：功大小等于物重跟起点高度乘积还表明：功大小等于物重跟起点高度乘积mgh1与物重与物重跟终点高度乘积跟终点高度乘积mgh2二者之差。即二者之差。即即：即：WG =mgh第6页v1.1.定义：物体重力势能等于它所受重力与所定义：物体重力势能等于它所受重力与所处高度乘积。处高度乘积。v2.2.单位：国际单位制中，焦耳单位：国际单位制中，焦耳(J)(J)。1J=1kg1J=1kgm.s-2.m=1N.m.m=1N.mv3.3.重力势能是重力势能是标量标量，状态量。，状态量。v4.4.重力势能改变重力势能改变 EEP P=mgh=mgh2 2-mgh-mgh1 1v Ep=mgh 可见可见,重力做功等于重力做功等于“mghmgh”这个量改变这个量改变.在物理学中，在物理学中，“mghmgh”是一个有特殊意义物理量是一个有特殊意义物理量.这个这个物理量就是表示物体重力势能。物理量就是表示物体重力势能。这是因为mgh这个物理量特殊意义在于它一 方面与重力做功亲密相关，其次它随高度变化而变化恰与势能基本特征一致。二.重力势能第7页计算重力势能之前需要先选定计算重力势能之前需要先选定参考平面参考平面 在参考面下方在参考面下方物体高度是物体高度是负值负值，重力势能，重力势能也是也是负值负值。参考平面选取是参考平面选取是任意任意.在参考面上方在参考面上方物体高度是物体高度是正值正值，重力势能也，重力势能也是是正值正值；势能是势能是状态量状态量、标量标量+、表示表示大小大小17三、重力势能相对性三、重力势能相对性高度是相对，所以重力势能也是相对高度h是相对于谁呢？v重力势能总是相对于某个水平面来说，这个水平面叫参重力势能总是相对于某个水平面来说，这个水平面叫参考平考平面面v v 参考平面选取不一样，重力势能数值就不一样可见，重力势能含有相对性选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题方便而定，通常选择地面作为参考平面选择不一样参考平面，物体重力势能数值是不一样，但并不影响研究相关重力势能问题，因为在相关问题中，有确定意义是重力势能差值，这个差值并不因选择不一样参考平面而有所不一样 第8页WG =mgh1-mgh2 =Ep1-Ep214四、重力做功与重力势能改变关系四、重力做功与重力势能改变关系重力做功等于重力势能降低许重力做功等于重力势能降低许 假如重力做假如重力做正功正功，重力势能，重力势能降低降低，降低重力势，降低重力势能能等于等于重力对物体做重力对物体做功功 假如重力做假如重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加，增加重力势，增加重力势能能等于等于物体物体克服克服重力做重力做功功即即 WG =Ep 讨论讨论：重力势能为零物体是不是就没有重力势重力势能为零物体是不是就没有重力势能能？第9页重力势能正负表示大小重力势能正负表示大小对选定参考平面而言，上方物体对选定参考平面而言，上方物体高度是正值，重力势能也是正值；高度是正值，重力势能也是正值；下方物体高度是负值，重力势能下方物体高度是负值，重力势能也是负值。重力势能为负，表示也是负值。重力势能为负，表示物体在这个位置含有重力势能比物体在这个位置含有重力势能比在参考平面上含有重力势能少。在参考平面上含有重力势能少。重力势能：3 J 5 J第10页v 必须指出是，必须指出是，重力势能跟重力做功亲密重力势能跟重力做功亲密相关相关，而重力是而重力是地球与物体之间地球与物体之间相互作用力相互作用力。也就是说，倘若也就是说，倘若没有地球，就谈不上没有地球，就谈不上重力。重力。所所以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成这个物体这个物体“系统系统”所共有，而不是地球上物体所共有，而不是地球上物体单独含有。单独含有。重力势能属于重力势能属于物体和地球组成系统物体和地球组成系统.五.重力势能系统性v 日常所说“物体”重力势能，只是一个习惯简化说法。第11页 当然不能，因为此时这个能量不能表示物体重力做功实际情况当摩擦力对物体做功时，我们能不能定义有一个摩擦力势能存在呢?为何?不行，摩擦力做功与路径相关。第12页例：例：如图，质量如图，质量0.5kg小球，从桌面以上小球，从桌面以上h1=1.2mA点落到地面点落到地面B点，桌面高点，桌面高h2=0.8m请请按要求填写下表按要求填写下表(g=10m/s2)参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功v下落过程小球重力势能改变桌面地面 6J10J-4J010J10J-10J-10Jh1h2AB 选取不一样参考平面选取不一样参考平面,物体重力势能数值不一样物体重力势能数值不一样 对一个确定过程，对一个确定过程，W WG G和和EEP P与参考面选择无关与参考面选择无关20第13页小小 结结v一、重力做功特点：一、重力做功特点：v 与路径无关，只与起点和终点高度差相关与路径无关，只与起点和终点高度差相关v二、重力势能：地球上物体含有与它高度相关能量。二、重力势能：地球上物体含有与它高度相关能量。v三、重力做功与重力势能改变关系：三、重力做功与重力势能改变关系：v 重力做功等于重力势能降低重力做功等于重力势能降低WG=mgh1mgh2 v 重力做负功时，重力势能增加重力做负功时，重力势能增加v四、重力势能是相正确四、重力势能是相正确 ，正负表示大小正负表示大小。v 普通不加说明是以地面或题目中最低点所在平面普通不加说明是以地面或题目中最低点所在平面作为参考平面。作为参考平面。v五、势能是系统能。指系统全部。五、势能是系统能。指系统全部。WG=mgh 高度差高度差v Ep=mgh第14页课堂训练课堂训练v1、选择不一样水平面作为参考平面，物体在、选择不一样水平面作为参考平面，物体在某一位置重力势能和某一过程中重力势能改变某一位置重力势能和某一过程中重力势能改变量量()v A.都含有不一样数值都含有不一样数值v B.都含有相同数值都含有相同数值 v C.前者含有相同数值，后者含有不一样数值前者含有相同数值，后者含有不一样数值 v D.前者含有不一样数值，后者含有相同数值前者含有不一样数值，后者含有相同数值 D D第15页课堂训练课堂训练v2、起重机以、起重机以5m/s2加速度将质量加速度将质量为为1t物体匀减速地沿竖直方向提升物体匀减速地沿竖直方向提升高度高度10m，则起重机钢索拉力对物，则起重机钢索拉力对物体做功为多少？物体克服重力做功体做功为多少？物体克服重力做功为多少？物体重力势能改变了多少为多少？物体重力势能改变了多少？第16页v由牛顿第二定律 mg-F=ma v代入数据得v 重力做功重力做功物体克服重力做功物体克服重力做功物体重力势能增加了物体重力势能增加了.FG解：解：第17页v3.一根长为2m,重力为200N均匀木杆放在水平地面上,现将它一端从地面提升0.5m,另一端仍搁在地面上,则最少所需做功为(g取10m/s2):vA.400J;B.200J;C.100J;D.50J.D第18页v4沿着高度相同，坡度不一样，粗糙程度也沿着高度相同，坡度不一样，粗糙程度也不一样斜面向上将同一物体拉到顶端，以下不一样斜面向上将同一物体拉到顶端，以下说法正确是说法正确是()vA沿坡度小、长度大斜面上升克服重力做沿坡度小、长度大斜面上升克服重力做功多功多v B沿坡度大、粗糙程度大斜面上升克服重沿坡度大、粗糙程度大斜面上升克服重力做功多力做功多v C.沿坡度大、粗糙程度小斜面上升克服重沿坡度大、粗糙程度小斜面上升克服重力做功多力做功多v D上述几个情况重力做功一样多上述几个情况重力做功一样多D第19页v5将一物体由A移至B，重力做功 ()v A.与运动过程中是否存在阻力相关v B与物体沿直线或曲线运动相关v C.与物体是做加速、减速或匀速运动相关v D与物体发生位移相关第20页v6，关于重力势能几个了解，正确是()v A.重力势能等于零物体，一定不会对别物体做功 v B.放在地面上物体，它重力势能一定等于零v C.在不一样高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等v D相对不一样参考平面，物体含有不一样数值重力势能第21页v7、选择不一样水平面作为参考平面，物体在某一位、选择不一样水平面作为参考平面，物体在某一位置重力势能和某一过程中重力势能改变量置重力势能和某一过程中重力势能改变量()v A.都含有不一样数值都含有不一样数值v B.都含有相同数值都含有相同数值 v C.前者含有相同数值，后者含有不一样数值前者含有相同数值，后者含有不一样数值 v D.前者含有不一样数值，后者含有相同数值前者含有不一样数值，后者含有相同数值 D第22页v8当重力对物体做正功时，物体当重力对物体做正功时，物体()vA.重力势能一定降低，动能一定增加重力势能一定降低，动能一定增加 B重力势能一定增加，动能一定降低重力势能一定增加，动能一定降低vC重力势能一定降低，动能不一定增重力势能一定降低，动能不一定增加加 vD重力势能不一定降低，动能也不一重力势能不一定降低，动能也不一定增加定增加C第23页v课堂练习课堂练习vP13问题与练习问题与练习1、4、2v 课外练习课外练习v P13 问题与练习问题与练习 2、3第24页54 重力势能重力势能 问题与练习参考解答问题与练习参考解答 第25页v 1.证实：设斜面高度为证实：设斜面高度为h，对应于倾角为，对应于倾角为1、v2、3斜面长分别为斜面长分别为l1、l2、l3。v 由功公式可知，在倾角为由功公式可知，在倾角为1斜面，重力与位移夹斜面，重力与位移夹角为角为(/21)，重力所做功为：，重力所做功为：vWG=mgl1cos(/21)=mgl1sin1=mgh。v 同理可证，在倾角为同理可证，在倾角为2、3斜面上，斜面上，重力所做功都重力所做功都等于等于mgh，与斜面倾角无，与斜面倾角无关。关。第26页v2.答答：v（1）足球由位置）足球由位置1运动到位置运动到位置2时，时，重力所做功为重力所做功为mgh，足球克服重力所做功为足球克服重力所做功为mgh，足球重力势足球重力势能增加能增加mgh。v（2）足球由位置）足球由位置2运动到位置运动到位置3时，时，重力做功为重力做功为mgh，足球重力势能降低了足球重力势能降低了mgh。v（3）足球由位置）足球由位置1运动到位置运动到位置3时，时，重力做功为重力做功为0，重力重力势能改变为势能改变为0。第27页h1h2ABv3.答答：（：（1）见下表）见下表v（2）假如下落过程中有空气阻力）假如下落过程中有空气阻力,表格中表格中数据不变。数据不变。v说明：本题意图是使学生认识，重力势能说明：本题意图是使学生认识，重力势能跟跟0势面选取相关，而重力势能改变跟重力势面选取相关，而重力势能改变跟重力功相对应，与功相对应，与0势面选取无关。重力做功只势面选取无关。重力做功只跟物体位置改变相关，与是否存在其它力跟物体位置改变相关，与是否存在其它力无关。无关。第28页A正确。比如：物体在向上拉力作用下，假如正确。比如：物体在向上拉力作用下，假如做匀加速直线运动，这时拉力功大于重力势能做匀加速直线运动，这时拉力功大于重力势能增加量。假如物体做匀减速直线运动，这时拉增加量。假如物体做匀减速直线运动，这时拉力功小于重力势能降低许。力功小于重力势能降低许。B错误。物体匀速上升，拉力错误。物体匀速上升，拉力大小等于重力，拉力功一定等大小等于重力，拉力功一定等于重力势能增加量。于重力势能增加量。vC错误。依据错误。依据WG=EP1-EP2可知，重力做可知，重力做-1J功，功，重力势能增加量为重力势能增加量为1J。vD错误。重力做功只与起点和终错误。重力做功只与起点和终点位置相关，与路径无关，点位置相关，与路径无关，A、B两点位置不变，从两点位置不变，从A点到点到B点过程点过程中，不论经过什么路径，重力功中，不论经过什么路径，重力功都是相同。都是相同。第29页谢谢大家谢谢大家!第30页
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