1、重力势能
学习目标
1、知道重力做功与路径无关的特点。
2、理解重力势能的概念,会用重力势能的定义式进行计算。
3、理解重力做功和重力势能的变化的关系。
4、知道重力势能具有相对性。
5、知道重力势能是物体和地球系统所共有。
学习重点
重力做功的特点、重力势能的概念及重力做功与物体重力势能变化的关系
学习难点
重力势能的定义式及重力势能的相对性
教学设计
一、 新课引入
1、 势能:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量称之为势能。
2、 势能的种类:重力势能和弹性势能
二、新课内容
重力势能(初中的定义):由于物体被举高而具有的能量称之为重力势能;
2、物体被举高的同时重力也对物体做了功,那么重力势能和重力做功有什么关系呢?
1、 重力做功的特点
类型1:WG=mgΔh=mgh1-mgh2
类型2:WG=mgl cosθ=mgΔh=mgh1-mgh2
类型3:WG=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+…mgΔh=mgh1-mgh2
重力做功的特点:物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点以及终点的位置有关,而跟运动路径无关。
公式::WG=mgh1-mgh2
2、 重力势能
重力做功同物体的重力与高度的乘积息息相关,而mgh本身也随着物体所处的告诉和质量的变化而变化:高度一定时,质量越大,mgh越大;质量一定时,高度越大,m
3、gh越大;mgh的变化规律同重力势能的规律一样,那么mgh同重力势能是什么关系呢?
重力势能:物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积
(1) 表达式:EP=mgh
(2) 矢量性:标量
(3) 单位:是焦耳(J)
3、 重力势能的相对性
重力势能的变化 EPB-EPA =-2mgh
规律:
(1)重力势能具有相对性;
(2)为了比较势能的大小我们通常选一个参考面,处在参考面的物体的重力势能为0,参考面上方的物体的重力势能是正数,参考面下方的物体的重力势能是负数。
(3)重力势能的变化与参考面的选取无关。
课堂练习
如图,质量m = 0.5kg的小球,
4、从桌面上方高h1 = 1.2m的A点下落到地面上的B点,桌面离地面的高度h2 = 0.8m。请按要求填写下表。(g=10m/s²)
总结:选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同。对一个确定的过程,重力做功和重力势能变化与参考面的选择无关。
4、重力势能与重力做功的关系
WG=mgh1-mgh2=EP1-ΔEP2=-ΔEP
(1) 当物体由高处向低处运动时: 重力做正功,重力势能减少;
(2)当物体由低处向高处运动时: 重力做负功,重力势能增加;
5、重力势能是系统所共有的
(1)重力是物体与地球之间的作用力
(2)重力势能是物体与地球组成的系统所共有的
5、三、小结
1、势能由物体间的相互作用而产生,由它们的相对位置而决定。
2、势能是标量,单位是焦耳。
3、重力对物体所做的功与物体的运动路径无关,只跟物体运动的始末位置有关,重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差
4、重力势能是地球和地面上的物体共同具有的,一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。
四、课堂练习
1. 从高度相同,坡度不同,粗糙程度也不同的多个斜面低端向上拉同一物体到顶端,以下说法正确的是( C )
A.沿坡度越小,长度越大的斜面上升重力势能增加量大
B.沿长度越大,粗糙程度越大的斜面上升重力势能增加量大
C.重力势能增加量一样多
D.无法确定
2. 关于重力做功和物体的重力势能,下列说法正确的是( ABD )
A.重力对物体做正功,物体的重力势能一定减少
B.物体克服重力做功,物体的重力势能一定增加
C.地球上一个物体的重力势能都有一个确定值
D.重力做功的多少与参考平面的选取无关
3.物体在运动过程中,克服重力做功为50J,则( BD )
A.重力做功为50J
B.物体的重力势能一定增加了50J
C.物体的动能一定减少50J
D.重力做了50J的负功