7.4-重力势能--重力做功PPT课件

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物体沿斜线运动 从 A 到 C
A
θ
L
h
h1
h2
C WG=mgLcos θ =mgh
=mg(h1－h2) =mgh1－mgh2
.
12
物体沿曲线运动
A Δh1 Δh2 Δh3
h1 h
从A到C
A
θ
△h 1
L
C
h2
W 1mcgol s m h g 1
WW 1W 2W 3
W m h 1 g m h 2 g m h 3 g
“和平号”空间站残片
水电站
（1）俄罗斯“和平号”空间站坠落时，为什么会燃烧？碎片燃烧时，
温度可达3000℃，其能量由什么能量转化而来？（2）打桩机的重锤
从高处落下时，为什么能把水泥打进地里? （3）水力发电站为什么要
修那么高的大坝？（4）在你的头顶上方相同的高度,分别用细绳悬挂
一个粉笔头和7.5Kg的铅球，你的感觉有何不同？
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42
1、在水平面上竖直放置一轻质弹簧，有一物体
在它的正上方自由落下，在物体压缩弹簧到速
度减为零时
C
A、物体的重力势能最大
B、物体的动能最大
C、弹簧的弹性势能最大
D、弹簧的弹性势能最小
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43
一物体以初速度v0冲向与竖起墙壁相连的轻质弹 簧，墙壁与物体间的弹簧被物体压缩，在此过程
中，下列说法正确的是：（ BCD ）
50
例7．一个质量为m的物体，从40米高处由静 止开始落下，不计空气阻力，当它的动能和势
能相等时，物体下落经过的时间是（ C ）
A.1秒 B.1.5秒 C.2秒 D.2.5秒
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51
例8．如图，一个通过定滑轮拉着质量为10kg 的物体从A点到达B点，A和B在同一水平面上 ，且AB=4m，AC=3m，求这一过程中物体增 加的重力势能。
h1 h
从A到C
A
θ
△h 1
L
C
h2
W 1mcgol s m h g 1
WW 1W 2W 3
W m h 1 g m h 2 g m h 3 g
m( g h 1 h 2 h 3 )
mgh
.
8
物体从A落到B的过程中,重力做功
A
Δh
B
h1
WG mgh
h2
重力做功与路径无关,只跟始末位 置的高度差有关
能变小了 D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功
.
23
关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正
确的是：
（ ABD ）
A、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；
C、地球上物体一个物体的重力势能都有一个
确定值；
D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。
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24
物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则
：
（
） BD
A、重力做功为50J；
B、物体的重力势能一定增加了50J；
C、物体的动能一定减少了50J；
D、重力做了50J的负功。
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作业： 如图，桌面距地面0.8m，一物体质量 为2kg，放在距桌面高为0.4m的支架上。 （1）以地面为零势面，试计算物体 具有的重力势能，并计算物体由支 架下落到桌面的过程中，重力做功 多少？重力势能减少多少? （2）若以桌面为零势面，上述结果又如何？
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9
8
一质量为5kg的小球从5m高处下 落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度 比解:下落高度低1m, 求:小球从下落到停 在地面的过程中重力一共做了多少功?
(g=9.8m/s2)
重力做功体竖直下落
从A 到B
A h
B
h1 h2
WG=mgh
=mg(h1－h2) =mgh1－mgh2
∆Ep=mgh2-mgh1
W E E E . ( m m g) 1h 9 g
G
p 1
p 2
p
2
1
【规律方法】两种方法求重力做的功 (1)先求初末位置的高度差，再求出重力 与此高度差的乘积即为重力做的功. (2)根据重力势能的变化与重力做功的关 系来求重力做的功.
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20
讨论与交流3：
A．h愈大，弹簧在A点的压缩量愈大
B．弹簧在A点的压缩量与h无关 C．h愈大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大
D．小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球 静止在A点时弹簧的弹性势能大
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45
小结：
1. 功是能量转化的量度
2. 物体由于运动而具有的能量叫做动能．
3. 重力势能，其大小由地球和地面上物体的相 对位置决定，对于弹性势能，其大小由形变程 度决定，而形变程度不同，发生形变的物体的 各部分相对位置也会发生变化 .
Epmgh20J0
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28
质量为m的均匀链条长为L，开始放在 光滑的水平桌面上时，有 的长度悬在桌 面边缘，如图5所示，松手后，链条滑 离桌面，问从开始到链条刚滑离桌面过 程中重力势能变化了多少？
15mgL/32
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29
如图所示，一个质量为M的物体放在水平面
上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数
为k的轻弹簧，现用手拉着弹簧上端的P点缓
功是能量转化的量度。
WE
能的单位:焦(J)
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55
.就用这个物理量表示物体的重力势能。
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14
重力势能
1．定义：由物体所处位置的高度决定的能量 称为重力势能。
2．公式（推导）：Ep=mgh 3．重力势能是标量 4．重力势能的单位：焦耳（J）
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15
讨论与交流2: 小球向下运动，重力势能有什么变化？
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16
讨论与交流1：
放在书柜中第二层的一本书选用不同的参考平面， 它的重力势能有什么不同？
A h1
h2 B
★重力做正功，重力势能减少，且重力做多少功，
重力势能就减少多少；
★重力做负功，重力势能增加，且物体克服重力
做多少功，重力势能就. 增加多少。
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一根粗细均匀,长为6m,质量为60kg的电线 杆横放在地面上,如果要把它竖直立起,至 少要做多少功? 它的重力势能改变了多少?
h=6m
解: 物体由横放变为竖放,质心
A、物体对弹簧的功与弹簧的压缩量成正比
B、物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不 等
C、弹力做正功，弹簧的弹性势能减小
D、弹力做负功，弹簧的弹性势能增加
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一竖直弹簧下端固定于水平地面
上，小球从弹簧的正上方高为h的地
B
方自由下落到弹簧上端，如图所示，
经几次反弹以后小球最终在弹簧上
静止于某一点A处，则（ ）
径约为30～50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20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯(TNT)，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1245米，平均深度达180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200多. 万观众。
探究得到的结论：
1、与高度有关
2、与质量有关
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4
5
1．定义：由物体所处位置的高度决定的能量 称为重力势能。
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5
物体竖直下落
从A 到B
A h
B
h1 h2
WG=mgh
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物体沿斜线运动 从 A 到 C
A
θ
L
h
h1
C WG=mgLcos θ =mgh
h2
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物体沿曲线运动
A Δh1 Δh2 Δh3
m( g h 1 h 2 h 3 )
mgh
mg1hm. g2h
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物体从A落到B的过程中,重力做功
A
Δh
B
h1
h2
WG mgh
m mggh(1h1 mhg2h)2 重力 做m 功g与h1路径m无gh关2 ,
只跟始末位置的高度差
有关
可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.在物理
学中， “mgh”是一个由特殊意义的物理量
水轮机转动
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请同学们说一说你都知道哪些形式 的能量？看谁知道的最多。
光能、电能、热能、声能、太阳 能、风能……
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35
一、功与能的关系
做功的过程就是能量转化和传递的过程。
做了多少功，就有多少能量转化。
功是能量转化的量度。
WE
能的单位:焦(J)
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自然界最常见的一种能量——机械能
机械能与整个物体的机械运动对应的能量 动能
考面的选择无关。
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5．重力势能的相对性
①物体具有重力势能mgh，总是相对于某一 水平面
来说的；（重力势能为零的水平面叫做参考平面）
②选用不同的参考平面，同一物体在空间同一位置的 重力势能就不同。
③ 参考平面的选取是任意的，通常选地面为参考平面
④不管零势面如何选取，物体从某一高处h1到达另一 高处h2所引起的重力势能的变化是不变的。
以上问题的根本原因都在于
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1
力：物体之间的相互作用。
几 个 概
重力：物体由于地球的吸引而受 到的力。
念
势能：相互作用的物体凭借其位
置而具有的能量。
一个新的概念——重力势能
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2
.
3
用自己的课本做如下试验
1）同一课本从不同高度下落到自己手 上，感觉 • • •
2）不同质量的课本从同一高度下落到 自己手上，感觉 • • •
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17
质量m = 0.5kg的小球，从桌面上方高h1 = 1.2m 的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2 = 0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s²)
A
h1
6J
- 4J 10J 减少10J
10J
0
10J 减少10J
h2
B
总结：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，重力做功和重力势能变化与参
慢向上移动，直到物体离开地面一段距离。
在这一过程中，P点的位移是H 。开始时弹
簧没有形变，则物体重力势能的增加量
为
。
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30
.
31
.
32
创设情境
子弹能击穿障碍物，流水能推动竹排
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33
提出问题：
1．能量是什么？ 2．功与能有什么关系？
一个物体能够对其他物 体做功，我们就说这个 物体具有能量。
汹潮风 拉奔涌汐力 紧跑的能发 的的波推电 弓人涛动箭
4. 势能具有系统性：重力势能是物体和地球组
成的系统共有的，弹性势能是物体的各部分所
共有的．
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46
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47
被举高的重锤落下来
可以把桩打进地里
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48
雪 崩
2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯 地区的一个村庄发生雪崩，.造成至少１００人失踪。49
美
陨国 内
石华 达 州
坑亚 利 桑 那
美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直
由低处到高处.重力做负功,重 力势能增加,增加量等于外力做 的正功. W=mg h/2=60 ×10 ×6 /2
=1800 (J) Δ EP=W= mg h/2=1800 (J)
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关于重力势能，下列说法正确的是（ D ）
A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随 之确定
B.物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大 C.一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势
Epmgh20J0
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52
作业
1．课本P65. 4，5（作业本） 2．主体探究P72、73
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讨论与交流2:
重力做功与物体运动的路径有关吗？
WG mgh
W mgh ★重力做功与路径无关，仅取
决于始点和终点的高度Δh。 G
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一、功与能的关系
做功的过程就是能量转化和传递的过程。
做了多少功，就有多少能量转化。
（弹力做正功，弹性势能减少， 弹力做负功，弹性势能增加）
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40
延伸： 弹簧的弹性势能的表达式
说明：
1 E kx2
2 弹
一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零
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41
五、势能
重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定 弹性势能是由发生弹性形变物体各部分的相对位
置决定。 与相互作用物体的相对位置有关的能量叫做势能
机械能
势能
重力势能 弹性势能
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五 、弹性势能
1. 发生形变的物体，在恢复原状时能够对 外界做功，因而具有能量，这种能量叫 做弹性势能．
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38
2、形变程度越大， 弹性势能也越 大．
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39
四、弹性势能
1．定义：发生形变的物体具有的能量叫做弹 性势能
2．弹性势能跟形变的大小有关 3．弹性势能的变化与弹力作用有关
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图5表示一个斜抛物体的运动，当物体由抛出 位置1运动到最高位置2时，重力做功是多少？ 重力势能改变了多少？由位置2运动到跟位置1 在同一水平面上的位置3时，重力做功和重力 势能的变化是多少？由位置1运动到位置3呢？
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例．如图，一个通过定滑轮拉着质量为10kg的 物体从A点到达B点，A和B在同一水平面上， 且AB=4m，AC=3m，求这一过程中物体增加 的重力势能。