重力势能
图片预览
文档简介
(共36张PPT)
重 力 势 能
重 力 势 能
2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少１００人失踪。
雪崩
2
美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。
陨石坑
美国内华达州亚利桑那
3
（1）打桩机的重锤举高后从高处落下时，为什么重锤举高能把水泥桩打进地里
2
如果悬挂的是举重的杠铃呢
（2）水力发电站为什么要修那么高的大坝？
（3）在你的头顶上方, 用线悬挂一个乒乓球,你有何感觉？
重力势能
物体由于被举高而具有的能
3
设计实验探究
用自己的课本做如下试验
1、与高度有关
2、与质量有关
1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉
2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉
探究得到的结论：
5
一、新课引入
二、重力做功
重力势能
物体由于被举高而具有的能
4
物体竖直下落
A
h
B
m
物体沿斜线运动
A
C
h
θ
m
L
6
二、重力做功
Δh1
Δh2
Δh3
物体沿曲线运动
A
C
h
A
△h 1
θ
m
L
7
Δh
h2
h1
A
B
物体从A落到B的过程中,重力做功
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关
8
思考：
对于上述重力沿不同路径做功的三种情形的分析，你有什么体会？
重力做功与路径无关
一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功 (g=9.8m/s2)
解:
小球下落高度为5m
J
J
9
可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.在物理学中， “mgh”是一个由特殊意义的物理量.就用这个物理量表示物体的重力势能。
Δh
h2
h1
A
B
物体从A落到B的过程中,重力做功
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关
10
（初位置—末位置）
重力势能的表达式
Ep = mgh
m — 物体的质量，单位：千克（kg）
Ep — 物体的重力势能，单位：焦（J）
g — 重力加速度，单位：米／秒2（m／s2）
h —物体的高度，单位：米（m）
即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积．
12
重力做功WG
(正、负） 重力势能EP
（增加、减少） 重力做功和重力势能变化的关系
物体
上升
物体
下降
正
势能变化
负
减少
增加
重力做的功等于重力势能减少的数量
物体克服重力做的功等于重力势能增加的数量
重力做功
WG=mgh=EP1－EP2
ΔEP=EP2－EP1
三、重力做功与重力势能变化的关系
WG=－ΔEP
重力做功与路径无关
一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功 (g=9.8m/s2)
解:
小球下落高度为5m
J
J
15
重力做多少正功重力势能减少多少;重力做多少负功重力势能增加多少。
WG=－ΔEP
请大家计算：课桌上质量为m的物体，它的重力势能多大呢？
h 是相对哪个参考平面呢
需要先选定参考平面
在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。
参考平面的选取是任意的 .
在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；
势能是标量．+、–表示大小．
17
重力势能有相对性（高度具有相对性）
2、
例： 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(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 下落过程小球重力势能变化
桌面
地面
6J
10J
-4J
0
h1
h2
A
B
选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
18
例： 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(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 下落过程小球重力势能变化
桌面
地面
6J
10J
-4J
0
10J
10J
减少10J
减少10J
h1
h2
A
B
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，WG和△EP与参考面的选择无关
20
重力做功，物体重力势能变化；
如果没有重力，还有重力势能吗
？
说明：
1、重力是地球与物体之间的相互作用力，严格地说，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是说物体具有重力势能。
2、势能是物体系由于其中各物体之间或物体内各部分存在相互作用而具有的能是由各物体的相对位置决定的，所以势能也叫位能。例如：我们以后会学到的分子力与分子势能，电场力与电势能。它们都是系统共有的 ，都具有类似的功能规律。
20
4、势能是系统所共有的。
讨论：物体在以下四种情况下，重力做功 与重力势能的关系？
C
1：物体从点A下落到B点的过程中，受到阻力作用.
2：物体从A点下落到B点后，再平移到与B点等高的C点.
3：物体从A点沿斜面滑到与B点等高的C点。
4：物体从B点上升到A点。
h1
h2
A
B
h
C
1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：
A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；
B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；
C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；
D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。
ABD
2、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则：
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。
BD
3、关于重力势能的几种理解，正确的是
A、重力势能等于零的物体，一定不会对别的物 体做功
B、相对于不同的参考平面，物体具有不同数 值的重力势能，但这并不影响研究有关重 力势能的问题
C、在同一高度将物体不论向何方向抛出，只 要抛出时的初速度大小相同，则落地时减 少的重力势能必相等
D、放在地面的物体，它的重力势能一定等于零
BC
小 结
一、重力做功的特点：
与路径无关，只与起点和终点的高度差有关
二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关
的能量。
表达式
三、重力做功与重力势能变化的关系
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
四、重力势能是相对的 ，正负表示大小。
一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考面。
四、生活中的重力势能
23
课外探究：
跳高运动过竿形式的发展历程，从重力势能的角度讨论不同过竿动作的技术特点，背越式跳高的优点。
26
在雅典奥运会举重男子69公斤级比赛中，中国选手张国政以抓举160公斤，挺举187.5公斤，总成绩347.5公斤获得金牌，这也是中国代表团在本届奥运会上的第11枚金牌。
张国政制胜的一举，挺举187.5kg，杠铃被举高约2m。
试求：
1、杠铃的势能变化多少？
2、重力做功多少？
3、设挺举过程中，做功时间1s，求运动员发挥的平均功率是多少？
24
随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。下图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点。
28
作业：课本P66 1、2
创新设计
重 力 势 能
重 力 势 能
2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少１００人失踪。
雪崩
2
美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。
陨石坑
美国内华达州亚利桑那
3
（1）打桩机的重锤举高后从高处落下时，为什么重锤举高能把水泥桩打进地里
2
如果悬挂的是举重的杠铃呢
（2）水力发电站为什么要修那么高的大坝？
（3）在你的头顶上方, 用线悬挂一个乒乓球,你有何感觉？
重力势能
物体由于被举高而具有的能
3
设计实验探究
用自己的课本做如下试验
1、与高度有关
2、与质量有关
1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉
2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉
探究得到的结论：
5
一、新课引入
二、重力做功
重力势能
物体由于被举高而具有的能
4
物体竖直下落
A
h
B
m
物体沿斜线运动
A
C
h
θ
m
L
6
二、重力做功
Δh1
Δh2
Δh3
物体沿曲线运动
A
C
h
A
△h 1
θ
m
L
7
Δh
h2
h1
A
B
物体从A落到B的过程中,重力做功
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关
8
思考：
对于上述重力沿不同路径做功的三种情形的分析，你有什么体会？
重力做功与路径无关
一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功 (g=9.8m/s2)
解:
小球下落高度为5m
J
J
9
可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.在物理学中， “mgh”是一个由特殊意义的物理量.就用这个物理量表示物体的重力势能。
Δh
h2
h1
A
B
物体从A落到B的过程中,重力做功
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关
10
（初位置—末位置）
重力势能的表达式
Ep = mgh
m — 物体的质量，单位：千克（kg）
Ep — 物体的重力势能，单位：焦（J）
g — 重力加速度，单位：米／秒2（m／s2）
h —物体的高度，单位：米（m）
即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积．
12
重力做功WG
(正、负） 重力势能EP
（增加、减少） 重力做功和重力势能变化的关系
物体
上升
物体
下降
正
势能变化
负
减少
增加
重力做的功等于重力势能减少的数量
物体克服重力做的功等于重力势能增加的数量
重力做功
WG=mgh=EP1－EP2
ΔEP=EP2－EP1
三、重力做功与重力势能变化的关系
WG=－ΔEP
重力做功与路径无关
一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功 (g=9.8m/s2)
解:
小球下落高度为5m
J
J
15
重力做多少正功重力势能减少多少;重力做多少负功重力势能增加多少。
WG=－ΔEP
请大家计算：课桌上质量为m的物体，它的重力势能多大呢？
h 是相对哪个参考平面呢
需要先选定参考平面
在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。
参考平面的选取是任意的 .
在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；
势能是标量．+、–表示大小．
17
重力势能有相对性（高度具有相对性）
2、
例： 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(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 下落过程小球重力势能变化
桌面
地面
6J
10J
-4J
0
h1
h2
A
B
选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
18
例： 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(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 下落过程小球重力势能变化
桌面
地面
6J
10J
-4J
0
10J
10J
减少10J
减少10J
h1
h2
A
B
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，WG和△EP与参考面的选择无关
20
重力做功，物体重力势能变化；
如果没有重力，还有重力势能吗
？
说明：
1、重力是地球与物体之间的相互作用力，严格地说，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是说物体具有重力势能。
2、势能是物体系由于其中各物体之间或物体内各部分存在相互作用而具有的能是由各物体的相对位置决定的，所以势能也叫位能。例如：我们以后会学到的分子力与分子势能，电场力与电势能。它们都是系统共有的 ，都具有类似的功能规律。
20
4、势能是系统所共有的。
讨论：物体在以下四种情况下，重力做功 与重力势能的关系？
C
1：物体从点A下落到B点的过程中，受到阻力作用.
2：物体从A点下落到B点后，再平移到与B点等高的C点.
3：物体从A点沿斜面滑到与B点等高的C点。
4：物体从B点上升到A点。
h1
h2
A
B
h
C
1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：
A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；
B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；
C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；
D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。
ABD
2、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则：
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。
BD
3、关于重力势能的几种理解，正确的是
A、重力势能等于零的物体，一定不会对别的物 体做功
B、相对于不同的参考平面，物体具有不同数 值的重力势能，但这并不影响研究有关重 力势能的问题
C、在同一高度将物体不论向何方向抛出，只 要抛出时的初速度大小相同，则落地时减 少的重力势能必相等
D、放在地面的物体，它的重力势能一定等于零
BC
小 结
一、重力做功的特点：
与路径无关，只与起点和终点的高度差有关
二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关
的能量。
表达式
三、重力做功与重力势能变化的关系
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
四、重力势能是相对的 ，正负表示大小。
一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考面。
四、生活中的重力势能
23
课外探究：
跳高运动过竿形式的发展历程，从重力势能的角度讨论不同过竿动作的技术特点，背越式跳高的优点。
26
在雅典奥运会举重男子69公斤级比赛中，中国选手张国政以抓举160公斤，挺举187.5公斤，总成绩347.5公斤获得金牌，这也是中国代表团在本届奥运会上的第11枚金牌。
张国政制胜的一举，挺举187.5kg，杠铃被举高约2m。
试求：
1、杠铃的势能变化多少？
2、重力做功多少？
3、设挺举过程中，做功时间1s，求运动员发挥的平均功率是多少？
24
随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。下图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点。
28
作业：课本P66 1、2
创新设计