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1、第四节重力势能本讲稿第一页，共三十页（1 1）打桩机的重锤举高后从高处落下时，为什么重锤举高能把水泥桩打）打桩机的重锤举高后从高处落下时，为什么重锤举高能把水泥桩打进地里进地里?2如果悬挂的是举重的杠铃呢如果悬挂的是举重的杠铃呢?（2 2）水力发电站为什么要修那么高的大坝？）水力发电站为什么要修那么高的大坝？（3 3）在你的头顶上方）在你的头顶上方,用线悬挂一个乒乓球用线悬挂一个乒乓球,你有何感觉？你有何感觉？本讲稿第二页，共三十页重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能物体由于被举高而具有的能3设计实验探究设计实验探究本讲稿第三页，共三十页美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是美国内华达州
2、亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为万年前，一颗直径约为3050米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到万千克、速度达到20千千米秒，爆炸力相当于米秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯万千克梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。多
3、万观众。陨陨石石坑坑美美国国内内华华达达州州亚亚利利桑桑那那5本讲稿第四页，共三十页每一种力做功都对应着一种能量的变化！猜猜看猜猜看?本讲稿第五页，共三十页一、新课引入一、新课引入二、重力做功二、重力做功重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能物体由于被举高而具有的能6本讲稿第六页，共三十页物体竖直下落物体竖直下落AhBm7物体沿斜线运动物体沿斜线运动AChmLWG=Fscos0=mgh二、重力做功二、重力做功本讲稿第七页，共三十页h1h2h3物体沿曲线运动物体沿曲线运动ABhAh 1mL L8本讲稿第八页，共三十页物体从物体从A落到落到B的过程中的过程中,重力做功重力做功1、重力做功与路径无
4、关,只跟始末位置的高度差有关9WG=mghABhAhBmABhmL思考：思考：对于上述重对于上述重力沿不同路径做力沿不同路径做功的三种情形的功的三种情形的分析，你有什么分析，你有什么体会？体会？本讲稿第九页，共三十页10WG=mgh=mgh1-mgh2“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。是一个具有特殊意义的物理量。它与重力做功有关它与重力做功有关,又与势能的基本特征一致。又与势能的基本特征一致。把物理量把物理量mgh叫做重力势能。叫做重力势能。ABhAhBmABhmL本讲稿第十页，共三十页二、重力做功二、重力做功三、重力势能表达式三、重力势能表达式 Ep=mgh11单位：焦（单位：焦（J）物
5、体的重力势能等于它所受重力与它所处高物体的重力势能等于它所受重力与它所处高度的乘积度的乘积势能是标量势能是标量WG=mgh=EP1EP2本讲稿第十一页，共三十页讨论：讨论：下图中物体运动时，重力做什么功？物体的重下图中物体运动时，重力做什么功？物体的重力势能发生怎样的变化？根据分析，你能确定重力力势能发生怎样的变化？根据分析，你能确定重力做功与重力势能变化有什么关系吗？做功与重力势能变化有什么关系吗？本讲稿第十二页，共三十页重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系A A、重力做正功重力做正功,重力势能减少重力势能减少W WG G00，E EP1P1EEP2P2。重力势能减少的数量等于重
6、力所重力势能减少的数量等于重力所做的功。做的功。B B、重力做负功重力做负功,重力势能增加重力势能增加W WG G00，E EP1P1EEP2P2。重力势能增加的数量等于物重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。体克服重力所做的功。本讲稿第十三页，共三十页1、重力做功与重力势能变化的关系、重力做功与重力势能变化的关系14 重力做多少正功重力势能减少重力做多少正功重力势能减少多少多少;重力做多少负功重力势能增重力做多少负功重力势能增加多少。加多少。WG=EP本讲稿第十四页，共三十页请大家计算：课桌上质量为m的物体，它的重力势能多大呢？h 是相对哪个参是相对哪个参考平面呢考平面呢?本讲稿第十五
7、页，共三十页高度是相对的，势能也是相对的计算要先选定参高度是相对的，势能也是相对的计算要先选定参考平面考平面 在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。也是负值。参考平面的选取是任意的，通常选择地面或最低点参考平面的选取是任意的，通常选择地面或最低点为参考平面为参考平面.参考平面的重力势能为零参考平面的重力势能为零 在参考面上方的物体的高度是正值，重力势在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；能也是正值；势能是标量势能是标量+、表示大小表示大小15重力势能有相对性（高度具有相对性）重力势能有相对性（高度具有相对性）2、本讲稿第十六页，共
8、三十页例：例：如图，质量如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上的小球，从桌面以上h1=1.2m的的A点落到地面的点落到地面的B点，桌面高点，桌面高h2=0.8m请按要求填请按要求填写下表写下表(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6J10J-4J0h1h2AB选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同1716本讲稿第十七页，共三十页例：例：如图，质量如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上的小球，从桌面以上h1=1.2m的的A点落到地面的点落到地面的B点，桌面高点，桌面高h2=0.8m请按要求填写请按要求填写下表下表
9、(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6J10J-4J010J10J减少10J减少10Jh1h2AB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18重力势能的变化是绝对的（高度变化有绝对性）重力势能的变化是绝对的（高度变化有绝对性）3、本讲稿第十八页，共三十页重力做功，物体重力势能变化；重力做功，物体重力势能变化；如果没有重力，还有重力势能吗如果没有重力，还有重力势能吗？说明：1、重力是地球与物体之间的相互作用力，严格地说，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而
10、不是说物体具有重力势能。2、势能是物体系由于其中各物体之间或物体内各部分存在相互作用而具有的能是由各物体的相对位置决定的，所以势能也叫位能。例如：我们以后会学到的分子力与分子势能，电场力与电势能。它们都是系统共有的，都具有类似的功能规律。204、势能是系统所共有的。、势能是系统所共有的。本讲稿第十九页，共三十页四、生活中的重力势能23本讲稿第二十页，共三十页小结一、重力做功的特点：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二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关 的能量。的能量。表达式表达式
11、三、重力做功与重力势能变化的关系三、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正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能增加四、重力势能是相对的四、重力势能是相对的 ，正负表示大小。重力势能的变化是绝对的。，正负表示大小。重力势能的变化是绝对的。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零势能参考面。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零势能参考面。五、势能是系统所共有的。五、势能是系统所共有的。WG=EP29本讲稿第二十一页，共三十页在雅典奥运会举重男子69公斤级比赛中，中国选手张国政以抓举160公斤，挺举187.5公斤，总成绩3
12、47.5公斤获得金牌，这也是中国代表团在本届奥运会上的第11枚金牌。张国政制胜的一举，挺举187.5kg，杠铃被举高约2m。试求：1、杠铃的势能变化多少？2、重力做功多少？3、设挺举过程中，做功时间1s，求运动员发挥的平均功率是多少？奥运物理奥运物理24本讲稿第二十二页，共三十页奥奥运运物物理理课外探究：跳高运动过竿形式的发展历程，从重力势能的角度讨论不同过竿动作的技术特点，背越式跳高的优点。26本讲稿第二十三页，共三十页？v图示的两种情况中物体的势能是增大，变小，图示的两种情况中物体的势能是增大，变小，还是还是不变？不变？一个盛水袋，某人从侧一个盛水袋，某人从侧面推袋壁使它变形。面推袋壁使它
13、变形。一根自由悬挂的链条，有人一根自由悬挂的链条，有人将它的中点下拉，使它成两将它的中点下拉，使它成两条直线形状。条直线形状。27本讲稿第二十四页，共三十页随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。下图是上量利用率是人类所面临的一项重要任务。下图是上海海“明珠线明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。请你从的轨道有一个小的坡度。请你从提高能量利用效率提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点。的角度，分析这种设计的优点。28本讲稿第二十五页，共三十页课后探究：
14、课后探究：v研究物体从某一高处研究物体从某一高处自由下落后，插入沙自由下落后，插入沙土过程中受到的平均土过程中受到的平均阻力。阻力。AF=?本讲稿第二十六页，共三十页1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：、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；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；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；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。重力做功
15、的多少与参考平面的选取无关。ABD课堂练习课堂练习2、物体在运动过程中，克服重力做功为、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则：则：A、重力做功为重力做功为50J；B、物体的重力势能一定增加了物体的重力势能一定增加了50J；C、物体的动能一定减少物体的动能一定减少50J；D、重力做了重力做了50J的负功。的负功。BD30本讲稿第二十七页，共三十页3、关于重力势能的几种理解，正确的是、关于重力势能的几种理解，正确的是A、重重 力力 势势 能能 等等 于于 零零 的的 物物 体体，一一 定定 不不 会会 对对 别别 的的 物物 体做功体做功B、相相 对对 于于 不不 同同 的的 参参 考考 平
16、平 面面，物物 体体 具具 有有 不不 同同 数数 值值 的的 重重 力力 势势 能能，但但 这这 并并 不不 影影 响响 研研 究究 有有 关关 重重 力势能的问题力势能的问题C、在在 同同 一一 高高 度度 将将 物物 体体 不不 论论 向向 何何 方方 向向 抛抛 出出，只只 要要 抛抛 出出 时时 的的 初初 速速 度度 大大 小小 相相 同同，则则 落落 地地 时时 减减 少的重力势能必相等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、放在地面的物体，它的重力势能一定等于零 BC31本讲稿第二十八页，共三十页h1234、如图，质量为m的足球在地面1位置被踢出后落到地面
17、3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。1、足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球克服重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？2、足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球的重力势能减少了多少？3、足球由位置1运动到位置3时，重力做了多少功？足球的重力势能变化了多少？32本讲稿第二十九页，共三十页课后探究：课后探究：v研究物体从某一高处自研究物体从某一高处自由下落后，插入沙土过由下落后，插入沙土过程中受到的平均阻力。程中受到的平均阻力。方法方法：让物体：让物体A从一定高度从一定高度处自由落下，处自由落下，并插入沙土中；并插入沙土中；量出量出A下落的下落的高度高度H和进入和进入沙土的深度沙土的深度h(h为物体的长度为物体的长度与物体进入沙与物体进入沙土后露出地面土后露出地面部分的高度之部分的高度之差差)。AF=?思考：思考：物体下落时物体下落时重力势能的重力势能的减少与物体减少与物体克服阻力做克服阻力做功有怎样的功有怎样的关系？关系？33本讲稿第三十页，共三十页