7.4 重力势能-人教版物理必修二第7章机械能守恒定律课件【2019原创资源大赛】

重力势能 郭雪鹏 临泉一中 4 4 1 复习：势能的含义是什么? 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能. 例如：桌面上的物体、树上的苹果、高山上的石头……都具有一定的势能. 势能取决于哪些因素？物体具有多少势能? 情境1：在天花板上用两根长度相同的细线悬挂两个大小相同的铁球和气球，你站在下面，感受有何不同？ 情境2：将同一钢球分别从0.2m和3m高处下落到地板上，两次效果有何不同?说明重力势能与什么因素有关？ 物体由于被举高而具有重力势能，质量越大，所处的位置越高，重力势能越大. 物体下降，重力做正功，重力势能减少；物体上升，重力做负功，重力势能增加.说明重力势能与重力做功有关.认识重力势能不应脱离对重力做功的研究. 一、重力做功特点 A B h2 h h1 A B mg θ l 甲 乙 5 A B h2 h h1 C θ1 l1 l2 θ2 Δh1 Δh2 Δh3 Δh2 Δh1 A3 A2 A1 A B An 丁 丙 思考：斜面粗糙或光滑，是否考虑空气，对重力做的功有影响吗? 6 重力做功特点： 物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点位置有关，而跟物体运动的路径无关，与物体运动性质无关，只由初位置和末位置的高度差决定. WG=mgh1-mgh2 注: h1为初位置高度 h2为末位置高度 h1>h2，WG>0 物体下降，重力做正功 h1<h2，WG<0 物体上升,重力做负功. h2 h h1 A B 8 二、重力势能 1. 物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积. Ep=mgh 标量(有正负、不代表方向) 单位：焦 1J=1N·m=1kg·m2·s-2 适用范围： 地面附近(远小于地球半径) 选择地面为参考系 2. 重力做功与重力势能关系 WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2 =-（Ep2-Ep1） =-ΔEp ΔEp≡ Ep2-Ep1为重力势能的变化量(增加量) 重力做功等于重力势能的减少量.即WG= Ep1-Ep2=-ΔEp(地面参考系) 物体向下运动，重力做正功，重力势能减少 物体向上运动，重力做负功，重力势能增加 三、重力势能的相对性 重力势能EP=mgh，h为物体所处位置的高度.h是相对哪个位置的高度? h为相对于选择的参考平面物体的高度，参考平面的选择具有任意性，视研究问题的方便选取，通常选择地面为参考平面.(但不是必须选择地面) 重力势能具有相对性 重力势能的变化量是绝对的，与所选参考平面无关. 重力势能可以取正值或负值 对于不同物体选择同一个参考平面 以地面为参考平面，小球重力势能为正值,以天花板为参考平面，重力势能为负值.小球最后落到地面上，下落距离确定,和选择的参考平面无关,重力势能变化量相同. 13 四、势能为系统共有 重力是地球与物体之间的相互作用，没有地球，就没有重力.重力势能是地球与物体组成的系统所共有. “物体的重力势能”为简化说法，心中应明确重力势能属于物体和地球所共有. 关于对势能属于系统所共有： 一对作用力与反作用力做功之和与路径无关，只决定初、末位置。保守力的功总是指一对作用力和反作用力做功之和，这个做功之和的负值等于势能的增量. 参考文献： [1]蔡伯濂.大学物理力学教学研究[M].北京:北京大学出版社，1982:8-10. [2]张萍.一对内力的功[J].物理教师,2004(11):29-31. [3]高炳坤. 一个保守力作的功能等于势能的减少吗[J]. , 2001, 20(5): 19-19. 14 地面系： W物=mgΔh W地=0 W物+W地=-ΔEp 电梯系： W物=mg (Δh+Δl) W地=-mgΔl W物+W地=-ΔEp Δh Δl 重力对物体与地球做功之和等于重力势能的减少量 mg mg 15 【例题 】细线长L=2m,小球质量m=1kg，g取10m/s2.将小球拉到A点由静止释放.求： (1)从A到B，重力做的功. (2)以B点所在水平面为参考平面,计算小球在A、B点的重力势能和重力势能的变化量. (3)以O点为参考平面，重新计算. B A O θ=60° L 本节重点： 重力做功与路径无关 重力做功等于重力势能的减少量 重力势能的相对性，重力势能变化的绝对性 拓展:引力做功和引力势能 a,a1,a2…an、b到O距离分别ra、r1、r2…rn、rb 卫星从a到a1，地球引力做功 · · · · · O a2 a1 a an b 参考文献 新概念高中物理读本第1册赵凯华 18 · · · · · O a2 a1 a an b 19 规定相聚无穷远时，势能为0 引力势能为负值 卫星离地球越远,即r 越大，引力势能越大 · · O a