内容正文:
第八章 机械能守恒定律
8.2 重力势能
gravitational potential energy
物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能。
一、重力势能
重力势能与物体的质量(m)和所处的高度(h)有关。
当物体的高度发生变化时,重力做功,势能发生变化:物体下降时重力做正功,势能减小;物体被举高时重力做负功,势能增大。因此,重力势能与重力做功密切相关。
WG = mgΔh
= mgh1-mgh2
1. 一个质量为m的物体,从与地面高度为h1的位置A,竖直向下运动到高度为h2的位置B ,这个过程中重力做的功是多少?
二、重力做的功
2. 质量为m的物体从高度为h1的A点沿直线斜面运动到高度为h2的B′点,这个过程中重力做的功是多少?
= mgh1-mgh2
WG1 = mglcosθ
= mgΔh
微元法
WG = mg∆h1+mg∆h2+mg∆h3+…
= mgh1-mgh2
= mgΔh
3. 质量为m的物体从高度为h1处的A点沿曲线运动到高度为h2的B点,则:重力所做的功是否还一样呢?
二、重力做的功
重力做功的特点:
物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关,而跟物体运动的路径无关。
二、重力做的功
重力势能与质量(m)和高度(h)有关。
功与能量的转化紧密相连;
WG = mgh1 - mgh2
Ep1
Ep2
二、重力做的功
4. 重力势能是地球和物体组成的系统所共有的。
1. 定义:物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积;
2. 表达式: EP=mgh
3. 国际单位:
焦耳(J)
1J=1kg·m·s-2·m=1N·m
三、重力势能(EP)
物体的重力势能总是相对于某一水平面来说,这个水平面叫做参考平面,又叫做零势能面。在这个水平面上,物体的重力势能取为零。
O
O
O
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 ;
三、重力势能(EP)
重力势能具有相对性
(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;
1到2阶段:重力做负功
WG= -mgh,重力势能增加了mgh
WG=EP1 - EP2 = -△Ep
2到3阶段:重力做正功
WG= mgh,