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1、重力势能,前言,物体由于被举高而具有的能叫重力势能。 物体的高度发生变化时，重力要做功：物体被举高时，重力做负功；物体下降时，重力做正功。,几个概念,力：物体之间的相互作用。,重力：物体由于地球的吸引而受到 的力,势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的 能量。,一个新的概念重力势能,因此，认识这种势能，不能脱离对重力做功的研究。,WG=mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2,一.重力做功,WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2) =mgh1mgh2,物体沿曲线运动 从 A 到 C,W1=mglcos1=mg h 1,W=W1+W2+W3+ ,W=mg h 1+ mg h 2 +
2、 mg h 3 +,=mg （h 1+ h 2 + h 3 ),=mg h,=mgh1mgh2,重力做功的特点:,重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，与物体运动的路径无关。,WG = mgh1 - mgh2,上述分析过程表明：,还表明：功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积mgh2两者之差。即,即：WG = mgh,二.重力势能,1.定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。2.单位：国际单位制中，焦耳(J)。 1J=1kgm.s-2 .m=1N.m3.重力势能是标量，状态量。4.重力势能的变化 EP=mgh2-mgh1,Ep=mgh,可见,重力做
3、的功等于“mgh”这个量的变化.,在物理学中， “mgh”是一个有特殊意义的物理量. 这个物理量就是表示物体的重力势能。,WG = mgh1 - mgh2 = Ep1 - Ep2,14,三、重力做功与重力势能变化关系,重力做的功等于重力势能的减少量,如果重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力对物体做的功,如果重力做负功，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力做的功,即 WG = Ep,讨论：重力势能为零的物体是不是就没有重力势能？,计算重力势能之前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，
4、重力势能也是正值；,势能是状态量、标量+、表示大小,17,四、重力势能的相对性,高度是相对的，所以重力势能也是相对的,必须指出的是，重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。也就是说，倘若没有地球，就谈不上重力。所以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成的这个物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。,重力势能属于物体和地球组成的系统 .,五.重力势能的系统性,平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。,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),6J,10
5、J,-4J,0,10J,10J,-10J,-10J,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,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。三、重力做功与重力势能变化的关系： 重力做的功等于重力势能减少WG=mgh1mgh2 重力做负功时，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参考平面。五、势能是系统能。指系统所有。,WG=mgh 高度差,Ep=mgh,课堂练习P13问题与练习1、 4、2 课外练习
6、P13 问题与练习 2、3,54 重力势能 问题与练习参考解答,1.证明：设斜面高度为h，对应于倾角为1、2、3的斜面长分别为l1、l2、l3。 由功的公式可知，在倾角为1的斜面，重力与位移的夹角为(/21)，重力所做的功为：WG=mgl1cos(/21)=mgl1sin1=mgh。,同理可证，在倾角为2、3的斜面上，重力所做的功都等于mgh，与斜面倾角无关。,2.答：（1）足球由位置1运动到位置2时，重力所做的功为mgh，足球克服重力所做的功为mgh，足球的重力势能增加mgh。（2）足球由位置2运动到位置3时，重力做的功为mgh，足球的重力势能减少了mgh。,（3）足球由位置1运动到位置3时
7、，重力做功为0，重力势能变化为0。,3.答：（1）见下表,（2）如果下落过程中有空气阻力,表格中的数据不变。说明：本题的意图是使学生认识，重力势能跟0势面的选取有关，而重力势能的变化跟重力的功相对应，与0势面的选取无关。重力做的功只跟物体位置的变化有关，与是否存在其他力无关。,4.答：A正确。例如：物体在向上的拉力作用下，如果做匀加速直线运动，这时拉力的功大于重力势能的增加量。如果物体做匀减速直线运动，这时拉力的功小于重力势能的减少量。B错误。物体匀速上升，拉力的大小等于重力，拉力的功一定等于重力势能的增加量。C错误。根据WG=EP1-EP2可知，重力做-1J的功，重力势能的增加量为1J。D错
8、误。重力做功只与起点和终点的位置有关，与路径无关，A、B两点的位置不变，从A点到B点的过程中，无论经过什么路径，重力的功都是相同的。,练习题：起重机以5m/s2的加速度将质量为1t的物体匀减速地沿竖直方向提升高度10m，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？,课堂训练,1、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量( ) A.都具有不同的数值 B.都具有相同的数值 C.前者具有相同的数值，后者具有不同的数值 D.前者具有不同的数值，后者具有相同的数值,D,课堂训练,2、起重机以5m/s2的加速度将质量为1t的物体匀减速地沿竖直方向提升高度10m，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？,
