湖南省隆回縣萬和實驗學(xué)校高中物理 7.4 重力勢能課件 新人教版必修2

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1、打樁機(jī)尼亞加拉大瀑布第四節(jié)第四節(jié) 重力勢能重力勢能勢能：勢能：相互作用的物體憑借其位置而相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。具有的能量。一個新的概念一個新的概念重力勢能重力勢能美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑 澳大利亞的WalfCreek隕石坑 美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑。這個隕石坑是美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑。這個隕石坑是5萬年前，一顆萬年前，一顆直徑約為直徑約為3050米的鐵質(zhì)流星撞擊地面的結(jié)果。這顆流星重約米的鐵質(zhì)流星撞擊地面的結(jié)果。這顆流星重約50萬萬千克、速度達(dá)到千克、速度達(dá)到20千米秒，爆炸力相當(dāng)于千米秒，爆炸力相當(dāng)于2000萬千克梯恩梯萬千克梯恩梯(TNT)，超過美國轟炸日本廣島那顆

2、原子彈的一千倍。爆炸在地面，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)生了一個直徑約上產(chǎn)生了一個直徑約1245米，平均深度達(dá)米，平均深度達(dá)180米的大坑。據(jù)說，坑米的大坑。據(jù)說，坑中可以安放下中可以安放下20個足球場，四周的看臺則能容納個足球場，四周的看臺則能容納200多萬觀眾。多萬觀眾。 情景體驗情景體驗1:若天花板上分別掛一鋼球和乒乓球若天花板上分別掛一鋼球和乒乓球,你在下面你在下面 有什么不同的感受有什么不同的感受?情景體驗情景體驗2:同一個鋼球從不同高度處掉落到沙坑中會有同一個鋼球從不同高度處掉落到沙坑中會有 什么不同什么不同?探究探究1:重力勢能的大小與那些因素有關(guān)呢重力

3、勢能的大小與那些因素有關(guān)呢?(定性分析定性分析)u物體的重量物體的重量u物體的高度物體的高度探究探究2:物體的重力勢能與質(zhì)量和高度有怎樣的定量關(guān)系物體的重力勢能與質(zhì)量和高度有怎樣的定量關(guān)系 呢呢?1、探究方法、探究方法:2、探究過程、探究過程功和能的關(guān)系功和能的關(guān)系,從重力做功探究重力勢能從重力做功探究重力勢能的概念的概念情景體驗情景體驗1:一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m的物體的物體,從高度為從高度為h1的位置的位置A豎直向下豎直向下運(yùn)動到高度是運(yùn)動到高度是h2的位置的位置B,這個過程中重力做的功是多少這個過程中重力做的功是多少?ABh1h2hmg探究結(jié)果：WG=mgh1mgh2情景體驗情景體驗2:一

4、個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m的物體的物體,從高度為從高度為h1的位置的位置A沿著傾斜沿著傾斜的直線向下運(yùn)動到高度是的直線向下運(yùn)動到高度是h2的位置的位置B,這個過程中重力做的功是這個過程中重力做的功是多少多少?ABh1h2hmgl探究結(jié)果：WG=mgh1mgh2情景體驗3:如果這個物體沿任意路徑從高度為h1的位置A運(yùn)動到高度是h2的位置B,這個過程中重力做的功是多少?ABh1h2hmgA1A2A3h1h2h3探究方法：極限法物體沿曲線運(yùn)動物體沿曲線運(yùn)動 從從 A A 到到 C Ch1h2h3ACh2h1hAh 1L L)(321hhhmgmgh21mghmgh 321WWWW321hmghmghmgW

5、11coshmgmglW情景體驗情景體驗3:如果這個物體沿任意路徑從高度為如果這個物體沿任意路徑從高度為h1的位置的位置A運(yùn)動到高度是運(yùn)動到高度是h2的位置的位置B,這個過程中重力做的功是多少這個過程中重力做的功是多少?ABh1h2hmgA1A2A3h1h2h3探究方法：極限法探究結(jié)果：WG=mgh1mgh2情景體驗情景體驗4:一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m的物體的物體,從高度為從高度為h1的位置的位置A豎直向上豎直向上運(yùn)動到高度是運(yùn)動到高度是h2的位置的位置B,這個過程中重力做的功是多少這個過程中重力做的功是多少?BAh2h1hmg探究結(jié)果：WG=mgh1mgh23、探究結(jié)果：、探究結(jié)果：WG=mg

6、h1mgh24、探究結(jié)論：、探究結(jié)論：物體運(yùn)動時，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)物體運(yùn)動時，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)?？雌饋?，物體所受的重力和它所處的高度的乘積，看起來，物體所受的重力和它所處的高度的乘積，是一個是一個具有特殊意義具有特殊意義的物理量。這個物理量一方面與的物理量。這個物理量一方面與重力所做的功密切相關(guān)，另一方面它隨著高度的變化重力所做的功密切相關(guān)，另一方面它隨著高度的變化而變化，恰與勢能的基本特征一致。而變化，恰與勢能的基本特征一致。一、重力做功一、重力做功二、重力勢能二、重力勢能1、定義：物體的重

7、力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積、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、表達(dá)式：、表達(dá)式：4、重力勢能的變化重力勢能的變化 EP=mgh2-mgh1Ep=mgh討論與交流討論與交流（1）假設(shè)教學(xué)樓每層教室的高度是）假設(shè)教學(xué)樓每層教室的高度是4m，日光燈的質(zhì)量是日光燈的質(zhì)量是1kg，你們目測我們教室，你們目測我們教室上面的燈有多高？燈的重力勢能是多少？上面的燈有多高？燈的重力勢能是多少？五樓的同學(xué)覺得我們教室上方的燈有多高？五樓的同學(xué)覺得我們教室上方的燈有多高？重力勢能是多少？重力勢能是多少？（2）通過上一個問題，請說一說關(guān)于重）通過上一個問題，請說一說關(guān)于重力勢能表達(dá)式中

8、的力勢能表達(dá)式中的“h”，你有什么看法？，你有什么看法？三、重力勢能的相對性三、重力勢能的相對性定義定義：選取某一水平面，假定物體在這個水平面上時，重選取某一水平面，假定物體在這個水平面上時，重力勢能為零，這個平面叫做重力勢能的力勢能為零，這個平面叫做重力勢能的“參考平面參考平面”，又叫，又叫“零勢能面零勢能面”注意注意:（1）重力勢能表達(dá)式中的）重力勢能表達(dá)式中的“h”是相對于參考平是相對于參考平面而言的，物體位于同一位置，取不同的參考平面，面而言的，物體位于同一位置，取不同的參考平面，它的重力勢能值可能不同。所以我們說，重力勢能具它的重力勢能值可能不同。所以我們說，重力勢能具有有“相對性相

9、對性”。參考平面的選取是任意的參考平面的選取是任意的 .(2)物體位于參考平面之上時，重力勢能為物體位于參考平面之上時，重力勢能為“正正”，位，位于參考平面之下時，重力勢能為負(fù)；正負(fù)表示大小。于參考平面之下時，重力勢能為負(fù)；正負(fù)表示大小。四、重力做功與重力勢能的變化四、重力做功與重力勢能的變化探究：探究：桌面高桌面高1米，一質(zhì)量為米，一質(zhì)量為1千克的小球，從離桌面千克的小球，從離桌面1米高的米高的A處自由落下，不計空氣阻力，在這個過程中，分別以處自由落下，不計空氣阻力，在這個過程中，分別以 1）、）、A處所在平面為參考平面；處所在平面為參考平面； 2）、桌面為參考平面；）、桌面為參考平面； 3

10、）、地面為參考平面。）、地面為參考平面。 求重力做的功和重力勢能的變化。求重力做的功和重力勢能的變化。 物理量物理量參考平面參考平面 WGJEPAJEPBJEPA所在水所在水平面平面 桌面桌面 地面地面 思考：思考：分析上表中的數(shù)據(jù)，你可以得到什么樣的結(jié)論？分析上表中的數(shù)據(jù)，你可以得到什么樣的結(jié)論？四：四：重力做功與重力勢能的變化重力做功與重力勢能的變化結(jié)論結(jié)論1：重力對物體做了多少正功，物體的重力勢：重力對物體做了多少正功，物體的重力勢能就減少多少；重力對物體做了多少負(fù)功，重力能就減少多少；重力對物體做了多少負(fù)功，重力勢能就增加多少；勢能就增加多少；結(jié)論結(jié)論2：物體的物體的重力勢能重力勢能與

11、參考面的選取有與參考面的選取有關(guān)，具有相對性；關(guān)，具有相對性； 重力勢能的變化重力勢能的變化，和，和重力做功重力做功與參考平與參考平面的選取無關(guān)，是絕對的；面的選取無關(guān)，是絕對的；PPPGEEEW21五五. .重力勢能的系統(tǒng)性重力勢能的系統(tǒng)性 嚴(yán)格說來，重力勢能是地球和物體所嚴(yán)格說來，重力勢能是地球和物體所組成的這個物體組成的這個物體“系統(tǒng)系統(tǒng)”所共有的，所共有的，而不是地球上的物體單獨(dú)具有的。而不是地球上的物體單獨(dú)具有的。 平常所說的平常所說的“物體物體”的重力勢能，只的重力勢能，只是一種習(xí)慣簡化的說法。是一種習(xí)慣簡化的說法。小 結(jié)一、重力做功的特點(diǎn)：一、重力做功的特點(diǎn)： 與路徑無關(guān)，只與起

12、點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān)與路徑無關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān)二、重力勢能：地球上的物體具有的與它高度二、重力勢能：地球上的物體具有的與它高度有關(guān)的能量。有關(guān)的能量。三、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系：三、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系： 重力做正功，重力勢能減少重力做正功，重力勢能減少 重力做負(fù)功，重力勢能增加重力做負(fù)功，重力勢能增加四、重力勢能是相對的四、重力勢能是相對的 ，正負(fù)表示大小。，正負(fù)表示大小。 一般不加說明是以地面或題目中的最低點(diǎn)一般不加說明是以地面或題目中的最低點(diǎn)所在的平面作為參考平面。所在的平面作為參考平面。五、勢能是系統(tǒng)能五、勢能是系統(tǒng)能 hmgWGmghEP21PPGEEW練習(xí)題：起重機(jī)以練習(xí)題：起重機(jī)以5m/s5m/s2 2的加速度將質(zhì)量的加速度將質(zhì)量為為1 1t t的物體勻減速地沿豎直方向提升的物體勻減速地沿豎直方向提升高度高度10m10m，則起重機(jī)鋼索的拉力對物體，則起重機(jī)鋼索的拉力對物體做的功為多少？物體克服重力做功為做的功為多少？物體克服重力做功為多少？物體的重力勢能變化了多少？多少？物體的重力勢能變化了多少？