高中物理 74 重力勢(shì)能同步課件 新人教版必修2.ppt

第四節(jié)重力勢(shì)能 1 認(rèn)識(shí)重力做功與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn) 2 理解重力勢(shì)能的概念 會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算 3 理解重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 一 重力的功1 特點(diǎn) 只跟物體運(yùn)動(dòng)的和有關(guān) 而跟物體運(yùn)動(dòng)的無(wú)關(guān) 2 表達(dá)式 wg 其中h1 h2分別表示物體起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度 初末位置 物體質(zhì)量 路徑 mgh mg h1 h2 二 重力勢(shì)能1 特點(diǎn) 與重力做功相關(guān) 隨而變化 2 大小 等于物體所受的乘積 表達(dá)式為ep mgh 3 單位 與功的單位相同 物體位置 重力與高度差 焦耳 4 重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 1 表達(dá)式 wg 2 兩種情況 當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí) 重力做 重力勢(shì)能 即wg 0 ep1 ep2 當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí) 重力做負(fù)功 即wg 0 ep1 ep2 重力做負(fù)功也叫做 ep1 ep2 ep 正功 減小 重力勢(shì)能增大 克服重力做功 三 重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性1 相對(duì)性 重力勢(shì)能總是相對(duì)選定的而言的 該平面常稱(chēng)為零勢(shì)面 2 系統(tǒng)性 重力勢(shì)能是所組成的系統(tǒng)所共有的 參考平面 地球和物體 飛流直下三千尺 疑是銀河落九天 看到圖上的瀑布 那么美麗壯觀 想一想 為什么落差越大的瀑布速度越大 提示 物體一旦處于一定的高度 就具有了一定的勢(shì)能 當(dāng)它從高處落下時(shí) 這種能量通過(guò)重力做正功 重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物體動(dòng)能 使物體速度增大 落差越大 重力做正功越多 水流速度越大 一 重力勢(shì)能的理解1 相對(duì)性 因?yàn)閑p mgh 高度h的相對(duì)性決定了重力勢(shì)能具有相對(duì)性 例如計(jì)算放在桌子上的物體具有多大的重力勢(shì)能時(shí) 可能有不同的結(jié)果 這是因?yàn)檫x擇不同參考平面 在這個(gè)參考平面上重力勢(shì)能為0 在參考平面以上重力勢(shì)能為正值 在參考平面以下為負(fù)值 重力勢(shì)能的大小與參考平面的選擇有關(guān) 所以重力勢(shì)能具有相對(duì)性 一般沒(méi)有特殊說(shuō)明時(shí) 常以地面為參考平面 2 系統(tǒng)性 重力是地球與物體相互吸引引起的 如果沒(méi)有地球?qū)ξ矬w的吸引 就不會(huì)有重力做功 也不存在重力勢(shì)能 所以重力勢(shì)能是這個(gè)系統(tǒng)的 平時(shí)所說(shuō)的 物體 的重力勢(shì)能只是一種簡(jiǎn)化的說(shuō)法 3 重力勢(shì)能是標(biāo)量 物體負(fù)的重力勢(shì)能只是表示物體的重力勢(shì)能比在參考平面上時(shí)具有的重力勢(shì)能要少 這跟用正負(fù)表示溫度高低是一樣的 特別提醒 1 ep mgh h表示物體重心相對(duì)零參考平面的高度 2 某一過(guò)程重力勢(shì)能的變化與零參考平面的選擇無(wú)關(guān) 二 重力做功和重力勢(shì)能的變化1 重力做功和重力勢(shì)能間的對(duì)比 2 重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系重力勢(shì)能的變化只取決于物體的重力所做功的情況 且重力做的功等于重力勢(shì)能的減少 即wg ep1 ep2 與物體除重力外是否還受其他力作用以及除重力做功外是否還有其他力做功等因素均無(wú)關(guān) 重力做功實(shí)現(xiàn)了重力勢(shì)能的改變過(guò)程 重力做功量度了重力勢(shì)能改變的多少 特別提醒 重力做功的數(shù)值與重力勢(shì)能的減少數(shù)值相等 即wg mgh ep1 ep2 ep 其中 ep為重力勢(shì)能變化量 即重力勢(shì)能增量 針對(duì)訓(xùn)練 1 某游客領(lǐng)著孩子游泰山時(shí) 孩子不小心將手中的皮球滑落 球從a點(diǎn)滾到了山腳下的b點(diǎn) 高度標(biāo)記如圖所示 則下列說(shuō)法正確的是 a 從a到b的曲線軌跡長(zhǎng)度不知道 無(wú)法求出此過(guò)程中重力做的功b 從a到b過(guò)程中阻力大小不知道 無(wú)法求出此過(guò)程中重力做的功c 從a到b重力做功mg h h d 從a到b重力做功mgh解析 重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān) 只與初末狀態(tài)物體的高度差有關(guān) 從a到b的高度是h 故從a到b重力做功mgh d正確 答案 d 如圖所示 桌面距地面0 8m 一物體質(zhì)量為2kg 放在距桌面0 4m的支架上 1 以地面為參考平面 計(jì)算物體具有的重力勢(shì)能 并計(jì)算物體由支架下落到桌面的過(guò)程中 重力勢(shì)能減少了多少 2 以桌面為參考平面 計(jì)算物體具有的重力勢(shì)能 并計(jì)算物體由支架下落到桌面的過(guò)程中 重力勢(shì)能減少了多少 解析 1 以地面為參考平面 物體的高度h1 1 2m 因此物體的重力勢(shì)能為ep1 mgh1 2 10 1 2j 24j 物體落至桌面時(shí)的重力勢(shì)能為ep2 mgh2 2 10 0 8j 16j 物體重力勢(shì)能的減少量 ep ep1 ep2 24 16 j 8j 2 同理以桌面為參考平面時(shí) ep1 8j ep2 0 則物體落至桌面時(shí)重力勢(shì)能的減少量 ep 8j 答案 1 24j8j 2 8j8j 題后總結(jié) 1 重力勢(shì)能的大小具有相對(duì)性 與參考平面的選取有關(guān) 而重力勢(shì)能的改變量 ep mg h h與參考平面的選取無(wú)關(guān) 是絕對(duì)的 因此重力勢(shì)能改變量具有絕對(duì)性 2 解決重力勢(shì)能類(lèi)問(wèn)題的一般步驟 1 選取研究對(duì)象 2 選擇參考平面 3 確定物體初 末位置相對(duì)參考平面的高度 4 利用重力做功和重力勢(shì)能改變的關(guān)系求解 針對(duì)訓(xùn)練 2 如圖所示 質(zhì)量為m的小球 從離桌面h高處由靜止下落 桌面離地高度為h 若以桌面為參考平面 那么小球落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)過(guò)程中重力勢(shì)能的變化分別是 a mgh減少mg h h b mgh增加mg h h c mgh增加mg h h d mgh減少mg h h 解析 以桌面為參考平面 落地時(shí)物體的重力勢(shì)能為 mgh 初狀態(tài)重力勢(shì)能為mgh 即重力勢(shì)能的變化 ep mgh mgh mg h h 所以重力勢(shì)能減少了mg h h d正確 答案 d 一個(gè)100g的球從1 8m的高處落到一個(gè)水平板上又彈回到1 25m的高度 則整個(gè)過(guò)程中重力對(duì)球所做的功及球的重力勢(shì)能的變化是 g取10m s2 a 重力做功為1 8jb 重力做了0 55j的負(fù)功c 球的重力勢(shì)能一定減少0 55jd 球的重力勢(shì)能一定增加1 25j 解析 整個(gè)過(guò)程重力對(duì)球做正功 其大小為w mg h mg h1 h2 0 55j a b錯(cuò)誤 重力做正功 重力勢(shì)能減少 且重力做多少正功 重力勢(shì)能就減少多少 因此球的重力勢(shì)能減少0 55j c正確 d錯(cuò)誤 答案 c 針對(duì)訓(xùn)練 3 自由下落的物體在下落過(guò)程中 其重力做功和重力勢(shì)能變化的情況為 a 重力做正功 重力勢(shì)能減小b 重力做正功 重力勢(shì)能增加c 重力做負(fù)功 重力勢(shì)能減小d 重力做負(fù)功 重力勢(shì)能增加解析 物體下落時(shí)物體高度降低 所以重力做正功 重力勢(shì)能減小 故選a 答案 a 誤區(qū) 不理解重力做功與重力勢(shì)能關(guān)系導(dǎo)致錯(cuò)誤 典型例題 升降機(jī)中有一質(zhì)量為m的物體 當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻加速上升高度h時(shí) 物體增加的重力勢(shì)能為a mghb mgh mahc mahd mgh mah 嘗試解答 重力勢(shì)能的改變量只與物體重力做功有關(guān) 而與其他力的功無(wú)關(guān) 物體上升h