7.4--重力势能

7.4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。美国内华达州亚利桑那“和平号”空间站残片（1）俄罗斯“和平号”空间站坠落时，为什么会燃烧？碎片燃烧时，温度可达3000℃，其能量由什么能量转化而来？（2）打桩机的重锤从高处落下时，为什么能把水泥打进地里?水电站（3）水力发电站为什么要修那么高的大坝？打桩机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。知识回顾用自己的课本做如下试验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1、高度不同，感觉不同说明与高度有关；2、质量不同，感觉不同说明与质量有关。1﹑重力做功你感受到他的刺激了吗？Gwmgh12mghmgh物体沿斜线运动AChθmL2h1h物体竖直下落AhBm1h2hcosGWmglmgh12mghmgh物体沿曲线运动A△h1θmLACh2h1hΔh1Δh2Δh311coshmgmglW321321hmghmghmgW)(321hhhmgmgh21mghmgh重力做功的特点:重力做功与物体运动的路径无关，只跟它的起点和终点的位置有关，即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。WG=mgh1-mgh2=mgh高度差一质量为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=5×9.8×5J=245J重力做功与路径无关GW=mgΔh2﹑重力势能你感受到它的美丽了吗？mgh表示物体的重力势能。Δhh2h1AB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10hmgWG12()mghh12mghmgh重力势能的表达式m—物体的质量，单位：千克（kg）g—重力加速度，单位：米／秒2（m／s2）h—物体的高度，单位：米（m）Ep—物体的重力势能，单位：焦（J）即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积．（标量）Ep=mgh相对参考平面的高度重力势能的改变和重力做功之间有怎样的关系呢？WG＝EP1－EP2＝－△EP想一想2.当物体由低处向高处运动时：重力做负功，即WG＜０，EP1＜EP2，则△EP＞0，重力势能增大1.当物体由高处向低处运动时：重力做正功，即WG＞０，EP1＞EP2，则△EP＜0，重力势能减小重力做功对应着重力势能的变化重力做功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负增加物体克服重力做的功等于重力势能的增加正减少重力做的功等于重力势能的减少3﹑重力势能的相对性hhhAhhhAhhhABBBEPA=0EPB=0重力势能的增量△Ep＝EPB－EPA＝-2mgh探究EP=0A→B重力势能的增量?需要先选定参考平面►在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；►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。重力势能为标量，正负不表方向，表示大小！！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h1h2AB6J-4J10J010J10J减少10J减少10J小结：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，WG和△EP与参考面的选择无关。有一物体在A点的重力势能是1J，在B点的重力势能是0，在C点的重力势能是-2J，则物体在哪一点的重力势能最大？答：如图，因为重力势能是标量，所以在A点的势能大于在B点的势能大于在C点的势能.ABC4﹑势能是系统所共有的我们生活的家园！1.严格说来，重力势能是地球和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。2.平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。1.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。2.重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。mghEP3.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。课堂小结Gwmgh4.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。5.势能是系统能重力势能是地球和物体所组成的这个物体“系统”所共有的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课堂练习2.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BC3.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。BD4.挂在竖直墙壁上的长1.80m的画，画面质量为100g，下面画轴质量为200g，将它沿墙缓慢卷起，g取10m/s2，需做多少功？答：由公式可得4.5J。5.以40m／s的初速度竖直向上抛出一个物体，以抛出点为参考平面，经过ts后，物体的重力势能是重力势能最大值的¾倍，则t的大小为（g=10m／s2）()A．2sB．3sC．4sD．5sA