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1、关于重力势能(2)第一页，本课件共有41页水电站水电站（1）水力发电站为什么要修很）水力发电站为什么要修很高的大坝？高的大坝？（2）打桩机打桩机的重锤为什的重锤为什么能把木桩么能把木桩打进打进水泥水泥地地里里?（3）在你的头顶上方，用细绳）在你的头顶上方，用细绳悬挂一个悬挂一个7.5Kg的铅球，你的感的铅球，你的感觉有何不同？觉有何不同？从能的角度来思考，以上事例从能的角度来思考，以上事例说明什么问题？说明什么问题？第二页，本课件共有41页重力势能：重力势能：物体由于被举高而具有物体由于被举高而具有的能量叫做的能量叫做重力势能重力势能。因此，因此，认识这种势能，不能脱离对重力做功的研究。认识这
2、种势能，不能脱离对重力做功的研究。第三页，本课件共有41页用自己的课本做如下试验用自己的课本做如下试验 1、与高度有关、与高度有关 2、与质量有关、与质量有关 1）同一课本从不同高度下落到自己手上，）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉感觉 2）不同质量的课本从同一高度下落到自）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉己手上，感觉 探究得到的结论：探究得到的结论：5第四页，本课件共有41页一、一、影响重力势能的因素：影响重力势能的因素：结论：结论：物体的物体的质量质量越大，越大，高度高度越高，越高，重力势能就越大。重力势能就越大。第五页，本课件共有41页物体物体竖直竖直下落下落hABh1
3、h2WG=mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2 一.重力做功 质量为质量为m的物体从离地面的物体从离地面高高h1的的A处竖直向下运动到处竖直向下运动到离地面高离地面高h2的的B处，求重力处，求重力做了多少功？做了多少功？第六页，本课件共有41页物体物体沿斜线沿斜线运动运动 从从 A A 到到 B BABhLh1h2WG=mgLcos =mgh =mg(h1h2)=mgh1mgh2思考：如果斜面是粗糙的，对重力做的功有没影响？第七页，本课件共有41页h1h2h3ABh还记得极限法吗？还记得极限法吗？物体物体沿曲线沿曲线运动运动 从从 A A 到到 B B第八页，本课件共有41页AhBh1
4、h2ABhLh1h2h1h2h3ABhWG=mgh=mgh1mgh2 质量为质量为m的物体从的物体从A处处沿不同路径沿不同路径运动到运动到B处：处：结论：重力做功结论：重力做功只跟它的起点和终点的位置只跟它的起点和终点的位置（高度差）（高度差）有关有关，与物体运动的路径无关与物体运动的路径无关。第九页，本课件共有41页课堂练习课堂练习 1、一质量为、一质量为5kg的小球从的小球从5m高处下落高处下落,碰撞地碰撞地面后弹起面后弹起,每次弹起的高度比下落高度低每次弹起的高度比下落高度低1m,求求:(1)小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功少功?(
5、2)重力势能如何变化，变化多少？重力势能如何变化，变化多少？(g=10m/s2)JJ第十页，本课件共有41页 重力做功重力做功只跟它的起点和终点的位置只跟它的起点和终点的位置（高（高度差）度差）有关有关，与物体运动的路径无关与物体运动的路径无关。表明：表明：功的大小等于物重跟起点高度的乘积功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积与物重跟终点高度的乘积mgh2两者之差。两者之差。WG=mg h=mgh1mgh2 我们如何理解这句话 看起来，物体所受的重力看起来，物体所受的重力 mgmg与它所处位置的高度与它所处位置的高度h h 的的乘积乘积“mgh”mgh”，是一个具有特殊
6、意义的物理量。，是一个具有特殊意义的物理量。重力做功的特点重力做功的特点第十一页，本课件共有41页1.1.定义：物体的重力势能等于它所受重力与定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处位置高度的乘积。所处位置高度的乘积。2.2.单位：国际单位制中，焦耳单位：国际单位制中，焦耳(J)(J)。1J=1kg1J=1kgm.s-2.m=1N.m.m=1N.m3.3.重力势能是重力势能是标量标量，状态量。，状态量。4.4.重力势能的变化量重力势能的变化量:5.5.重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系:Ep=mghEP=EP2-EP1WG=EpWG=mgh1mgh2=Ep1-Ep2第十二页，本课
7、件共有41页WG0,Ep减少减少,Ep2 Ep1;Ep0重力势能的变化重力势能的变化数量数量等于等于重力重力做功的做功的数量数量高处高处低处低处:低处低处高处高处:WG Ep1;Ep0W=-W=-E Ep p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正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加第十三页，本课件共有41页 2一物体从一物体从A点沿粗糙面点沿粗糙面AB与光滑面与光滑面AC分别滑分别滑到同一水平面上的到同一水平面上的B点与点与C点，则下列说法中正确点，则下列说法中正确的是：（的是：（）A沿沿AB面下滑时重力做功多面下滑时重力做功多B沿两个面下滑时重力做的功相同沿两个面下
8、滑时重力做的功相同C沿沿AB面下滑时重力势能减少得多一些面下滑时重力势能减少得多一些 D沿两个面下滑时减少的重力势能相同沿两个面下滑时减少的重力势能相同ACBBD说明：说明：重力做功只与初末位置的高度有关，重力做功只与初末位置的高度有关，与路径和其它力做功无关。与路径和其它力做功无关。第十四页，本课件共有41页高度具有相对性，所以重力势能也具有相对性2m算高吗?讨论：讨论：住在住在1010楼处的人向外跳，却没有受伤，为什么？楼处的人向外跳，却没有受伤，为什么？第十五页，本课件共有41页计算重力势能之前需要计算重力势能之前需要:理解：理解：1、参考平面的选取是参考平面的选取是任意任意的的.3、在
9、参考面上方在参考面上方：物体的高度是：物体的高度是正值正值h0，重力势能也是重力势能也是正值正值EP0；四、重力势能的四、重力势能的相对性相对性2、一般一般以地面或题目中的最低点以地面或题目中的最低点所在平面所在平面作为作为参考平面参考平面。先选定先选定参考平面参考平面(零势能面）零势能面）注意：注意：只有只有同一同一参考系参考系，两重力势能的数值才能比较，两重力势能的数值才能比较.同一物体处在高处同一物体处在高处,势能大，如果势能大，如果h h1 1hh2 2,则：则：E EP1P1EEP2P2 在参考面下方：在参考面下方：物体的高度是物体的高度是负值负值h0，重力势能也是重力势能也是负值负
10、值EP-2,1-2,所以：所以：E EP1P1EEP2P2因为因为20-5,20-5,所以：所以：E EP2P2EEP3P3EEP1P1 不对；不对；重力势能的零值只是一个相对值。重力势能的零值只是一个相对值。地球上有质量的物体凭借其位置都具有重力势能。地球上有质量的物体凭借其位置都具有重力势能。第十七页，本课件共有41页 重力势能跟重力做功相关，而重力是地球与重力势能跟重力做功相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。也就是说，倘若物体之间的相互作用力。也就是说，倘若没有没有地球，就谈不上重力。地球，就谈不上重力。重力势能属于重力势能属于物体和地球组成的系统物体和地球组成的系统.五五.重力势
11、能的重力势能的系统性系统性 注意：注意：平常所说的平常所说的“物体物体”的重力势的重力势能，只是一种习惯简化的说法。能，只是一种习惯简化的说法。所以：所以：重力势能是地球与物体所组成的这个重力势能是地球与物体所组成的这个“系系统统”共有的，而不是地球上的物体单独具有的。共有的，而不是地球上的物体单独具有的。第十八页，本课件共有41页3 3、质量质量0.5kg0.5kg的小球，从桌面以上的小球，从桌面以上h h1 1=1.2m=1.2m的的A A点落到地面的点落到地面的B B点，桌面高点，桌面高h h2 2=0.8m=0.8m请填写下表请填写下表(g=10m/s(g=10m/s2 2)参考参考平
12、面平面小球在小球在A A点重力点重力势能势能小球在小球在B B点重力点重力势能势能下落过程下落过程小球重力小球重力做功做功下落过程下落过程小球重力小球重力势能变化势能变化桌面桌面地面地面 6J10J-4J010J10J-10J-10Jh1h2AB 选取选取不同的参考平面不同的参考平面,物体的物体的重力势能的数值不同重力势能的数值不同 对确定的过程，对确定的过程，W WG G和和E EP P是过程量，是过程量，与参考面的选择无关与参考面的选择无关重力势能具有相对性，重力势能的变化量具有绝对性重力势能具有相对性，重力势能的变化量具有绝对性。第十九页，本课件共有41页 思考思考1：若重力做功与若重力
13、做功与路径有关，还能把路径有关，还能把mgh叫叫做重力势能吗？做重力势能吗？思考思考2：当摩擦力对物体做功时，我们能不能定当摩擦力对物体做功时，我们能不能定义有一个摩擦力势能存在呢义有一个摩擦力势能存在呢?为什么为什么?不行，不行，势能只与质量和位置有关，与路径无关，而摩擦势能只与质量和位置有关，与路径无关，而摩擦力做功与路径有关。所以不存在摩擦力势能力做功与路径有关。所以不存在摩擦力势能 不能，不能，做功过程是能量转化的过程，做功过程是能量转化的过程，重力做功若与路径重力做功若与路径有关，有关，不同路径，重力做功不同，不同路径，重力做功不同，再用再用mgh表示重力势能，表示重力势能，则说明重
14、力势能也与路径有关。与重力势能只与质量和位则说明重力势能也与路径有关。与重力势能只与质量和位置有关的特点相矛盾。置有关的特点相矛盾。第二十页，本课件共有41页小小 结结一、重力做功的特点：重力做的功只跟它的起点和终点的一、重力做功的特点：重力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。位置有关，而跟物体运动的路径无关。二、重力势能：二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关的能量。地球上的物体具有的与它高度有关的能量。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：WG=mgh1mgh2=EP1 EP2 重力做正功时，重力势能减少重力做正功时，重力势能减少
15、 重力做负功时，重力势能增加重力做负功时，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。作为参考平面。五、势能是系统能。指系统所有的。五、势能是系统能。指系统所有的。Ep=mghWG=mg h=mgh1mgh2 WG=Ep是是标量标量，状态量状态量。单位：。单位：J第二十一页，本课件共有41页1 1、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 A、重力势能等于零的物体，一定不会对别的物、重力势能等于零的物体，一定不会对别的
16、物体做功体做功B B、相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的、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重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题C C、在、在同一高度同一高度将物体以初速度将物体以初速度V V0 0向不同方向抛出向不同方向抛出，落地时减少的重力势能都相等落地时减少的重力势能都相等D 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 BC第二十二页，本课件共有41页A A、某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一、某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一的。的。B B、重力势能为零的物体，不可能
17、对别的物体做功、重力势能为零的物体，不可能对别的物体做功C C、物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变。、物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变。D D、只要重力做功，重力势能一定变化。、只要重力做功，重力势能一定变化。D注意：注意：求重力势能的大小，应先确定参考面。求重力势能的大小，应先确定参考面。只有确定参考面，重力势能大小才得以确定。只有确定参考面，重力势能大小才得以确定。2、关于重力势能，以下说法正确的是：（、关于重力势能，以下说法正确的是：（）第二十三页，本课件共有41页3、运动员跳伞将经历、运动员跳伞将经历加速下降加速下降和和减速下降减速下降两个两个过程，将人和伞看出一个系统，在这
18、两个过程过程，将人和伞看出一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是：（中，下列说法正确的是：（）A、阻力对系统始终做负功。、阻力对系统始终做负功。B、系统受到合外力始终向下。、系统受到合外力始终向下。C、重力做功使系统的重力势能增加。、重力做功使系统的重力势能增加。D、任意相等的时间内重力做的功相等。、任意相等的时间内重力做的功相等。A第二十四页，本课件共有41页4 4、要将一个质量为、要将一个质量为m m、边长为、边长为的匀质正立的匀质正立方体翻倒，推力对它做功最少为方体翻倒，推力对它做功最少为()()解析：解析：立方体立方体 原来重心：原来重心：末位置的重心：末位置的重心：重心升高了：重
19、心升高了：D第二十五页，本课件共有41页 例例1：在光滑桌面上有一根均匀柔软质量为：在光滑桌面上有一根均匀柔软质量为m、长为、长为l l 的的绳，其绳长的绳，其绳长的1/4悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过程中，重力对绳子做的功为多少？绳子全部离开桌面的过程中，重力对绳子做的功为多少？绳子重力势能变化如何？重力势能变化如何？(桌面离地高度大于桌面离地高度大于l l)铁链重心铁链重心末位置末位置：铁链重心铁链重心初位置初位置：以桌面为零势能参考平面：以桌面为零势能参考平面：第二十六页，本课件共有41页思考：思考：不考虑空气阻力的情况下，不考虑
20、空气阻力的情况下，下列说法正确吗？下列说法正确吗？2、物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的、物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是功是1J，但物体重力势能的增加量不是，但物体重力势能的增加量不是1J。3、物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是、物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量可能不是，但物体重力势能的增加量可能不是1J。1、物体运动，重力做的功是、物体运动，重力做的功是-1J，但物体重，但物体重力势能的增加量不是力势能的增加量不是1J。第二十七页，本课件共有41页v v例例2：起重机以起重机以5m/s2的加速度将质量为的加速度将质量为1t的物体的物体匀匀减速减速
21、地沿竖直方向地沿竖直方向提升提升高度高度10m，求：，求：（1）起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？）起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？（2）物体克服重力做功为多少？）物体克服重力做功为多少？（3）物体的重力势能变化了多少？）物体的重力势能变化了多少？Fmgmg-F=maF=mg-ma=5103NWF=Fh=5104JWG=-mgh=-1104J EP=-WG=1104J第二十八页，本课件共有41页例例3、杆中点有一转轴、杆中点有一转轴O，两端分别固定质量为，两端分别固定质量为2m、m的的小球小球a和和b,当杆从水平位置转到竖直位置时，小球当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和和b构构成的系
22、统的重力势能如何变化？变化了多少？成的系统的重力势能如何变化？变化了多少？2mmLLaabbO以杆初位置所在的水平面为零势能面：以杆初位置所在的水平面为零势能面：水平初位置：水平初位置：EPa=EPb=0;系统：系统：EP总总=0竖直末位置：竖直末位置：EPa=-2mgL;EPb=mgL系统：系统：EP总总=EPa+EPb=-2mgL+mgL=-mgL EP总总=EP总总-EP总总=-mgL系统重力势能减少。系统重力势能减少。第二十九页，本课件共有41页L 例例4：长为长为L的轻绳一端固定在的轻绳一端固定在天花板上，另一端系一质量为天花板上，另一端系一质量为M的的小球，把小球从如图位置由静止小
23、球，把小球从如图位置由静止释放，求轻绳摆到竖直方向时，释放，求轻绳摆到竖直方向时，重力对小球做的功？重力对小球做的功？第三十页，本课件共有41页例例5 5：如图，质量为如图，质量为m m的物体置于水平地面上，其的物体置于水平地面上，其上表面竖直立着一根轻弹簧，弹簧原长为上表面竖直立着一根轻弹簧，弹簧原长为L L0 0，劲度系数为劲度系数为k k，下端与物体相连接，现将弹簧，下端与物体相连接，现将弹簧上端缓缓竖直向上提起一段距离上端缓缓竖直向上提起一段距离L L，使物体离，使物体离开地面，这时物体重力势能增加了多少？开地面，这时物体重力势能增加了多少？h xL0第三十一页，本课件共有41页6.一
24、质量为一质量为m、边长为、边长为A的长方体物块与地面间的动摩擦因数的长方体物块与地面间的动摩擦因数为为=0.1.为使它水平移动距离为使它水平移动距离A，可以用将它翻倒或向前缓慢，可以用将它翻倒或向前缓慢平推两种方法，则下列说法中正的是（）平推两种方法，则下列说法中正的是（）A.将它翻倒比平推前进做功少将它翻倒比平推前进做功少B.将它翻倒比平推前进做功多将它翻倒比平推前进做功多C.两种情况做功一样多两种情况做功一样多D.两种情况做功多少无法比较两种情况做功多少无法比较B解析解析:通过重心的变化求取重力势能的变化量，进而求得外力克通过重心的变化求取重力势能的变化量，进而求得外力克服重力所做的功。服
25、重力所做的功。使物块水平移动距离使物块水平移动距离a，需将它翻倒一次，需克服重力，需将它翻倒一次，需克服重力做功，使其重心位置由离地做功，使其重心位置由离地 增加到增加到 ，所以：所以：至少需做功：至少需做功：而缓慢平推需做功：而缓慢平推需做功：第三十二页，本课件共有41页讨论与交流讨论与交流：某城市内部有两条河流，甲河水流落差某城市内部有两条河流，甲河水流落差最大的位置最大的位置A海拔高度是海拔高度是1000米，最大落差米，最大落差为为20米，乙河水流落差最大的位置米，乙河水流落差最大的位置B海拔高海拔高度为度为200米，最大落差为米，最大落差为50米，问：米，问：（1）位置）位置A和位置和
26、位置B谁比较高？谁比较高？（2）现在该城市要建造一座水电站，）现在该城市要建造一座水电站，哪个位置更合适？哪个位置更合适？第三十三页，本课件共有41页课堂训练课堂训练1、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变一位置的重力势能和某一过程中重力势能改变量量()A.都具有不同的数值都具有不同的数值 B.都具有相同的数值都具有相同的数值 C.前者具有相同的数值，后者具有不同的数值前者具有相同的数值，后者具有不同的数值 D.前者具有不同的数值，后者具有相同的数值前者具有不同的数值，后者具有相同的数值 D D第三十四页，本课件
27、共有41页1 1、用定滑轮从井中向上提水，已知一桶水的重量为、用定滑轮从井中向上提水，已知一桶水的重量为200N200N，以地面为参考平面，以地面为参考平面，1 1）当水桶在井下）当水桶在井下5m 5m 深处时，水的重力势能为多少？深处时，水的重力势能为多少？2 2）将水桶提到离地面）将水桶提到离地面0.8m0.8m高处时，水的重力势能为高处时，水的重力势能为多少？多少？3 3）在这个过程中，水的重力对水做的功为多少？）在这个过程中，水的重力对水做的功为多少？练习练习第三十五页，本课件共有41页3、一质量、一质量m2kg的物体，沿光滑斜面滑的物体，沿光滑斜面滑 下位移下位移s=2m，斜面倾角为
28、，斜面倾角为300。求：。求：1)物体下滑过程中，重力对物体所做的功？物体下滑过程中，重力对物体所做的功？2)以地面为参考平面，物体初始位置时的重以地面为参考平面，物体初始位置时的重 力势能是多少？力势能是多少？3)以斜面的顶点所在平面为参考平面，物体以斜面的顶点所在平面为参考平面，物体 末位置时的重力势能是多少？物体的重力末位置时的重力势能是多少？物体的重力 势能变化了多少？势能变化了多少？第三十六页，本课件共有41页课堂练习课堂练习P13问题与练习问题与练习1、4、2 课外练习课外练习 P13 问题与练习问题与练习 2、3第三十七页，本课件共有41页54 重力势能重力势能 问题与练习参考解
29、答问题与练习参考解答 第三十八页，本课件共有41页 1.证明：设斜面高度为证明：设斜面高度为h，对应于倾角为，对应于倾角为1、2、3的斜面长分别为的斜面长分别为l1、l2、l3。由功的公式可知，在倾角为由功的公式可知，在倾角为1的斜面，重力与位移的斜面，重力与位移的夹角为的夹角为(/21)，重力所做的功为：，重力所做的功为：WG=mgl1cos(/21)=mgl1sin1=mgh。同理可证，在倾角为同理可证，在倾角为2、3的斜面上，的斜面上，重力所做的功重力所做的功都等于都等于mgh，与斜面倾角，与斜面倾角无关。无关。第三十九页，本课件共有41页2.答答：（1）足球由位置）足球由位置1运动到位置运动到位置2时，时，重力所做的功为重力所做的功为mgh，足球克服重力所做的功为足球克服重力所做的功为mgh，足球的重力势足球的重力势能增加能增加mgh。（2）足球由位置）足球由位置2运动到位置运动到位置3时，时，重力做的功为重力做的功为mgh，足球的重力势能减少了足球的重力势能减少了mgh。v（3）足球由位置）足球由位置1运动到位置运动到位置3时，时，重力重力做功为做功为0，重力势能变重力势能变化为化为0。第四十页，本课件共有41页第四十一页，本课件共有41页