高中物理 《势能》课件

“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？ 以上问题的根本原因都在于 5
21
小 结
一、重力做功的特点：WG mgh 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 的能量。 表达式 E mgh P 三、重力做功与重力势能变化的关系 W E E G P1 P2 重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加 四、重力势能是相对的 ，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作为 零势能参考面。
10
12
重力势能的表达式 Ep = mgh
m — 物体的质量，单位：千克（kg）
g — 重力加速度，单位：米／秒2（m／s2）
h —物体的高度，单位：米（m）
Ep — 物体的重力势能，单位：焦（J）
即：物体的重力势能等于物体的重 量和它的高度的乘积．
12
13
重力做功与重力势能变化的关系
14 13
23
②(……)力做负功， (……)势能增大。
势
能
一、重力势能
（一）、新课引入
2 1
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。
2
3
陨 石 坑
美 国 内 华 达 州 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 4 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。 3
讨论：物体在以下四种情况下，重 力做功 与重力势能的关系？
1：物体从点A下落到B点的 过程中，受到阻力作用. A h h1 h2
19
2：物体从A点下落到B点后， 再平移到与B点等高的C点.
3：物体从A点沿斜面滑到与 B点等高的C点。 4：物体从B点上升到A点。
B
C
1、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。 2、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50J； D、重力做了50J的负功。
参考 平面 A 桌面 h1 地面 小球在 A点重 力势能 小球在 下落过程 B点重 小球重力 力势能 做功 下落过程 小球重力 势能变化
6J 10J
-4J
0
10J 10J
减少10J
减少10J
►选取不同的参考平面,物体的重力势能的数
h2
值不同
B
►对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的
选择无关，即重力功或重力势能的变化具有18 确定性
重力势能也是正值；
► 在参考面下方的物体的高度是负值，
重力势能也是负值。 势能是标量．+、–表示大小．
► 参考平面的选取是任意的 . 高度相对于参考
平面而言，即高度具有相对性。
17 17
例： 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以
上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高 h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s2)
9
物体从A落到B的过程中,重力做功
A Δh B h2 h1
WG mgh
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关
10 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) 解: 小球下落高度为5m
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 • • • 探究得到的结论： 1、与高度有关
2、与质量有关
5
6
定义：物体由于被举高而具有 的能，叫重力势能
（二）、重力做功
7 4
物体竖直下落
m
A h B
h1
h2
wG mgh mgh1 mgh2
WG = Ep1 - Ep2
重力做功WG (正、负） 重力势能EP （增加、减少） 重力做功和重力势 能变化的关系
物体 上升
负
增加
物体克服重力 做的功等于重 力势能的增加 重力做的功等于 重力势能的减少
物体 下降
正
减少
15 14
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) 解: 小球下落高度为5m
A
物体沿斜线运动
m
θ
h1
h
L
C
h2
6
WG mgl cos mgh mgh1 mgh2
8
物体沿曲线运动
m
θ
A
A
△h 1
h1
L
h
Δ h1 Δ h2 Δ h3
C
h2
W W1 W2 W3
W1 mgl cos mgh1
W mgh1 mgh2 mgh3 mg(h1 h2 h3 )
22
三.弹性势能 ——物体由于发生了弹性形变而具有的能量。 【讨论与交流】影响弹性势能的因素：
（1）弹性势能与形变的大小有关；
（2）弹性势能与劲度系数有关; （3）在弹性限度内，弹簧的弹性势能为：Ep=kx2/2。 弹簧的弹力做功等于弹性势能的变化,即w=kx12/2-kx22/2 【拓展】关于势能的共性： 1.势能是由相互作用物体之间的作用力和相对位置决定的。 2.决定势能的力都是保守力。 （做功只与始末位置有关，与路径无关） 3.所有势能都是相对的，应特别注意零势能点(面)的选取。 4. (……)势能变化与(……)力做功的关系 ①(……)力做正功， (……)势能减小；
20
C 3、关于重力势能的几种理解，正确的是 A、重力势能等于零的物体，一定不会对别的物 体做功 B、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 C、在同一高度将物体不论向何方向抛出，只 要抛出时的初速度大小相同，则落地时减 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
WG mgh
J
5 J
重力做功与路径无关
11 9
物体从A落到B的过程中,重力做功
A Δh B h2 h1
WG mgh mg (h1 h2 ) mgh1 mgh2
重力做功与路径无关,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‖是一个有特殊意义的物理量.就用这个 物理量表示物体的重力势能。
WG mgh
J
5 J
重力做功与路径无关
m gh 2 m gh 1
5 9.8 0 5 9.8 5
EP EP2 EP1
245 J
16 15
怎样确定高度呢？
需要先选定参考平面，高度为０
► 在参考面上方的物体的高度是正值，