必修二-重力勢能LI解析

第二節(jié)重力勢能 1 俄羅斯 和平號 空間站墜落時 為什么會燃燒 碎片燃燒時 溫度可達(dá)3000 其能量由什么能量轉(zhuǎn)化而來 和平號 空間站殘片 2 水力發(fā)電站為什么要修那么高的大壩 水電站 2002年9月21日上午 俄羅斯高加索北奧塞梯地區(qū)的一個村莊發(fā)生雪崩 造成至少100人失蹤 雪崩 2 美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑 這個隕石坑是5萬年前 一顆直徑約為30 50米的鐵質(zhì)流星撞擊地面的結(jié)果 這顆流星重約50萬千克 速度達(dá)到20千米 秒 爆炸力相當(dāng)于2000萬千克梯恩梯 TNT 超過美國轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍 爆炸在地面上產(chǎn)生了一個直徑約1245米 平均深度達(dá)180米的大坑 據(jù)說 坑中可以安放下20個足球場 四周的看臺則能容納200多萬觀眾 3 打樁機(jī)工作現(xiàn)場 在你的頭頂上方相同的高度 分別用細(xì)繩懸掛一個粉筆頭和7 5Kg的鉛球 你的感覺有何不同 造成這一切的根本原因都是什么 一 重力勢能 物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能 小實(shí)驗(yàn) 1 與高度有關(guān)2 與質(zhì)量有關(guān) 1 同一物體從不同高度下落到自己手上 感覺 2 不同質(zhì)量的物體從同一高度下落到自己手上 感覺 探究得到的結(jié)論 5 請同學(xué)們分別計(jì)算以下三種情況重力所做的功 二 重力做功的特點(diǎn) 6 物體沿曲線運(yùn)動 7 由上述分析過程可得出怎樣的結(jié)論 思考 重力做功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置 高度差 有關(guān) 與物體運(yùn)動的路徑無關(guān) 1 重力做功的點(diǎn) 2 重力做功的大小等于物重跟起點(diǎn)高度的乘積mgh1與物重跟終點(diǎn)高度的乘積mgh2兩者之差 即 WG mgh1 mgh2 1 定義 物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積 2 公式 3 單位 國際單位制中 焦耳 J 4 重力勢能是標(biāo)量 狀態(tài)量 5 重力勢能的變化 EP mgh2 mgh1 Ep mgh 重力做的功等于 mgh 這個量的變化 在物理學(xué)中 mgh 是一個有特殊意義的物理量 這個物理量就是表示物體的重力勢能 WG mgh1 mgh2 Ep1 Ep2 14 重力做功與重力勢能變化關(guān)系 重力做的功等于重力勢能的減少量 如果重力做正功 重力勢能減少 減少的重力勢能等于重力對物體做的功 如果重力做負(fù)功 重力勢能增加 增加的重力勢能等于物體克服重力做的功 即WG Ep 1 若h1 h2 WG 0 Ep1 Ep2 重力勢能減少 2 若h1 h2 WG 0 Ep1 Ep2 重力勢能增加 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 1 重力勢能總是相對于某個水平面來說的 這個水平面叫參考平面 把參考平面的高度取作零 在參考平面上的物體的重力勢能為0 稱參考平面為零勢能面 討論 重力勢能為零的物體是不是就沒有重力勢能 2 參考平面選取不同 重力勢能的數(shù)值就不同 可見 重力勢能具有相對性 選擇不同的參考平面 物體的重力勢能的數(shù)值是不同的 但并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題 因?yàn)樵谟嘘P(guān)的問題中 有確定意義的是重力勢能的差值 這個差值并不因選擇不同的參考平面而有所不同 3 選擇哪個水平面作為參考平面 可視研究問題的方便而定 通常選擇地面作為參考平面 重力勢能的正負(fù)表示大小 說明 對選定的參考平面而言 上方物體的高度是正值 重力勢能也是正值 下方物體的高度是負(fù)值 重力勢能也是負(fù)值 重力勢能為負(fù) 表示物體在這個位置具有的重力勢能比在參考平面上具有的重力勢能少 重力勢能 3J 5J 重力勢能是物體與地球組成的系統(tǒng)共同具有的 而不是地球上某一個物體單獨(dú)具有的 思考 重力勢能是誰具有的呢 平常所說的 物體 的重力勢能 只是一種習(xí)慣簡化的說法 不只是重力勢能 任何形式的勢能 都是相應(yīng)的物體系統(tǒng)由于其中各物體之間 或物體內(nèi)的各部分之間存在相互作用而具有的能 是由各物體的相對位置決定的 屬于相應(yīng)物體所組成的系統(tǒng)具有 A 重力勢能等于零的物體 一定不會對別的物體做功B 放在地面上的物體 它的重力勢能一定等于零C 在不同高度將某一物體拋出 落地時重力勢能相等D 相對不同的參考平面 物體具有不同數(shù)值的重力勢能 但并不影響研究有關(guān)重力勢能 練習(xí) 1 關(guān)于重力勢能的幾種理解 可能正確的是 CD 2 關(guān)于重力勢能的幾種理解 正確的是A 重力勢能等于零的物體 一定不會對別的物體做功B 相對于不同的參考平面 物體具有不同數(shù)值的重力勢能 但這并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題C 在同一高度將物體不論向何方向拋出 只要拋出時的初速度大小相同 則落地時減少的重力勢能必相等D 放在地面的物體 它的重力勢能一定等于零 BC 塔吊把一質(zhì)量為200kg的物體 從距地面高為h1 10m的高度勻速運(yùn)到高為h2 3m的地方 重力做了多少功 物體的重力勢能如何變化 若物體加速或減速下降呢 g 10m s 2 解 重力做功為 WG mg h1 h2 14000J重力勢能變化為 EP Ep2 Ep1 mgh2 mgh1 14000J重力勢能減少了14000J 重力做正功重力勢能減少 三 彈性勢能 物體由于發(fā)生了彈性形變而具有的能量 影響彈性勢能的因素 彈性勢能與形變的大小有關(guān) 彈性勢能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān) x越大 EP越大 k越大 EP越大 拉力 變力 做功的計(jì)算方法 微元法 彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系 EP EP2 EP1 WF 彈力做正功 彈性勢能減小 彈力做負(fù)功 彈性勢能增大 彈性勢能的表達(dá)式 1 關(guān)于功和能 下列說法正確的是 A 功和能的單位相同 它們都是過程量B 做功的過程就是物體能量的轉(zhuǎn)化過程C 物體做了多少功 就有多少能量D 功是能量的量度 B 2 下列關(guān)于動能的說法 正確的是 A 運(yùn)動物體具有的能量稱為動能B 做勻速圓周運(yùn)動的物體其速度大小不變 動能不變C 兩物體的質(zhì)量和動能相等 則它們速度必相同D 物體的動能不變 說明物體的運(yùn)動狀態(tài)不變 B 3 對于以下關(guān)于重力勢能結(jié)論正確的是 A 甲物體所處位置比乙物體高 甲物體勢能一定大于乙物體勢能B 甲物體質(zhì)量比乙物體質(zhì)量大 甲物體勢能一定大于乙物體勢能C 重力做正功時 物體的重力勢能一定變小D 放在地面的物體它的重力勢能一定為零 C 4 一個人站在陽臺上 以相同的速率 分別把三個質(zhì)量相同的小球豎直向上拋出 豎直向下拋出 水平拋出 不計(jì)空氣阻力 則從拋出到落地的過程 重力勢能的變化量 A 上拋小球最大B 下拋小球最大C 平拋小球最大D 三球一樣大 D 小結(jié) 一 重力做功的特點(diǎn) 與路徑無關(guān) 只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的