中物理
第八章 机械能守恒定律
8.2 重力势能
2002年9月21日上午,俄罗斯高加索地区的一个村庄发生雪崩,造成至少100人失踪并摧毁了该村庄。
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水力发电站为什么要修那么高的大坝?
这是因为物体一旦处在一定高度时,就具有了一定的能量。而当它从所处的的高处落下时,这些能量就会以做功的方式释放出来。
情景1:物体竖直下落 从 A 到 B
A
h
B
h1
h2
WG=mgh
=mg(h1-h2)
=mgh1-mgh2
一.重力做功
情景2:物体沿斜线运动 从 A 到 C
A
C
h
θ
L
h1
h2
WG=mgLcos θ
=mgh
=mg(h1-h2)
=mgh1-mgh2
一.重力做功
情景3:物体沿曲线运动 从A 到 C
A
△h 1
θ
l
Δh1
Δh2
Δh3
A
C
h
h1
h2
一、重力做的功
一、重力做功
三种情形重力做的功均为
WG=mgh=mgh1-mgh2
一.重力做功
1、特点:只跟物体的起点和终点的位置有关, 而跟物体运动的路径无关。
2、表达式:
WG=mgh=mgh1-mgh2
二、重力势能
1、定义:物体由于被举高而具有的能。
2、公式:Ep = mgh
重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积
3、单位:焦耳 J
4、重力势能的性质
标量性 相对性 系统性
重力势能是标量,但有正负,且正负表示大小。
1、若物体在参考面,h=0故Ep=0
2、若物体在参考面上方,则h>0为正值,Ep也是正值;
3、若物体在参考面下方,则h<0为负值,Ep也是负值;
重力势能的相对性
WG=Ep1-Ep2
三、重力做功与重力势能变化之间的关系
过程
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
下降
物体
上升
正
负
减少
重力做的功等于重力势能的减少
增加
物体克服重力做的功等于重力势能的增加
练习1 塔吊把一质量为200kg的物体,从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为h2=3m的地方,重力做了多少功?物体的重力势能如何变化?(g=10m/s2)
重力做正功重力势能减小!
练习2 塔吊把一质量为200kg的物体,从距地面高为h1=3m的高度匀速运到高为h2=10m的地方,重力做了多少功?物体的重力势能如何变化?(g=10m/s-2)
重力做负功重力势能增加!
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量
桌面
地面
6J
10J
-4J
0
10J
10J
-10J
-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与参考平面的选择无关。
学以致用
△Ep的绝对性
1.重力做功的特点:与路径无关,只与起点和终点的竖直高度差有关。
WG=mgh=mgh1-mgh2
2.重力势能:
3.重力做功与重力势能变化的关系:WG = EP初 - EP末
4.重力势能是相对的,正负表示大小,重力势能的变化是绝对的。
5.重力势能是地球与物体组成“系统”所共有的。
课堂小结
重力势能