7.4-重力势能

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。导入新课雪崩这个陨石坑是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。世界第一大瀑布--------尼亚加拉大瀑布7.4重力势能1.知识与能力理解重力势能的定义及定义式。知道重力势能的值是相对的，理解重力势能正负号的含义。理解重力做功与重力势能的关系，知道重力做功与路径无关。培养探究归纳能力和逻辑思维的能力。教学目标2.过程与方法在探究过程中渗透科学的研究方法：控制变量法，实验过程观察法及实验结果分析法。体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法。3.情感态度与价值观从对生活中有关物理现象的观察，渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，激发学生探索自然规律的兴趣。体验科学不仅仅是认识自然，挑战自然，更在于能动的改造自然。教学重难点重力势能的概念及对重力势能的应用。如何探究重力势能的概念。重点难点1﹑重力做功2﹑重力势能3﹑重力势能的相对性4﹑势能是系统所共有的本节导航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（高度）有关，即重力做功数值等于重力与高度差的乘积。WG=mgh1-mgh2一质量为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？Δhh2h1AB物体从A落到B的过程中,重力做功hmgWG12()mghh12mghmgh重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关。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。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重力势能的改变和重力做功之间有怎样的关系呢？WG＝EP1－EP2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，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，EP2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如果功与路径有关，即对应于同样的起点和终点，重力对同一物体所做的功，随物体运动路径的不同而不同，我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗？为什么？想一想分析：如果重力的功与路径有关，我们就不能把mgh叫做物体的重力势能了。解：因为重力做功对应着重力势能的改变。当重力功与路径有关时则h不能与重力的位移相对应，不能称为重力势能。3﹑重力势能的相对性儿时的游戏是否还记得？人从五楼窗台上跳下来，为何平安无事呢？想一想因为是跳到地板上！hhhAhhhAhhhABBBEPB=-3mghEPA=2mghEPB=-2mghEPA=0EPA=-mghEPB=0重力势能的增量△Ep＝EPB－EPA＝-2mgh探究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。mgΔhWG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”所共有的高考链接（09广东理基）游乐场中的一种滑梯如图所示，小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则（）A.下滑过程中支持力对小朋友做功B.下滑过程中小朋友的重力势能增加C.整个运动过程中小朋友的机械能守恒D.在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功D1.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移的夹角为（），重力所做的功为1．证明：设斜面高度为h，对应于倾角为θ1、θ2、θ3的斜面长分别为l1、l2、l3问题与练习由功的公式可知，在倾角为θ1的斜面，力与位1π-θ2同理可证，在倾角为θ2、θ3的斜面上，重力所做的功都等于mgh，与斜面倾角无关。Wg=mgl1cos（）=mgl1sinθ1=mgh1π-θ22．答：（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。（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了mgh。（3）足球由位置1运动到位置3时，重力做功为零，重力势能变化为零。说明：本题的意图是使学生体会，重力势能的变化是与重力做功相对应的。重力做了多少功,重力势能就变化多少。重力做正功重力势能减少，重力做负功重力势能增加。3．答：（1）所选择的参考平面小球在A点的重力势能小球在B点的重力势能整个下落过程中小球重力做的功整个下落过程中小球重力势能的变化桌面5.88J3.92J9.8J9.8J地面9.8J09.8J9.8J说明：本题的意图是使学生认识，重力势能跟零势面的选取有关，而重力势能的变化跟重力的功相对应，与零势能面的选取无关。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。（2）如果下落过程中有空气阻力，表格中的数据不变。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，物体势能的增加量为1J。D错误。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。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。除了重力势能,还有其他形式的势能.任何形式的势能,都是物体系统由于其中各物体之间,或物体内的各部分之间存在相互作用而具有的能,是由各物体的相对位置决定的.例如,分子之间由于存在相互作用而具有势能,叫做分子势能,由分子间的相对位置决定;电荷之间由于存在相互作用而具有势能,叫做电势能,由电荷相对位置决定.分子势能或电势能分别属于分子或电荷组成的系统,不是一个分子或一个电荷单独具有的.课外拓展又如：发生弹性形变的物体，在恢复形变时能对外界做功，所以它也具有一种潜在的能量，称之为弹性势能。物体的形变程度越大，弹性势能也越大。重力势能：大小由地球和地面上物体的相对位置决定。弹性势能：大小由形变程度决定，而形变程度不同，发生形变的物体的各部分相对位置会发生变化。