重力勢(shì)能-PPT課件

1、2.重 力 勢(shì) 能 1 12021/6/72021/6/7 一、重力做的功一、重力做的功 【思考思考】如圖所示如圖所示, ,小球從小球從A A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B B點(diǎn)點(diǎn), ,三種情況下三種情況下, , 重力對(duì)小球做功相等嗎重力對(duì)小球做功相等嗎? ? 2 22021/6/72021/6/7 1.1.過程推導(dǎo)過程推導(dǎo): :甲甲:W:WG G=mgh=_=mgh=_ 乙乙:W:WG G= = =mgh=mgh=_ 丙丙: :把整個(gè)路徑把整個(gè)路徑ABAB分成許多很短的間隔分成許多很短的間隔AAAA1 1、A A1 1A A2 2每一每一 小段都可以近似地看作一段傾斜的小段都可以近似地看作一段傾斜的_,

2、_,設(shè)每段小斜設(shè)每段小斜 線的高度差分別為線的高度差分別為hh1 1、hh2 2物體通過整個(gè)路徑時(shí)物體通過整個(gè)路徑時(shí) 重力做的功重力做的功W WG G=mgh=mgh1 1+mgh+mgh2 2+=mg(h+=mg(h1 1+h+h2 2+)=+)= mgh=_ mgh=_ mghmgh1 1-mgh-mgh2 2 mghmgh1 1-mgh-mgh2 2 直線直線 mghmgh1 1-mgh-mgh2 2 mglcosmglcos 3 32021/6/72021/6/7 2.2.結(jié)論結(jié)論: :物體運(yùn)動(dòng)時(shí)物體運(yùn)動(dòng)時(shí), ,重力對(duì)它做的功只跟它的起點(diǎn)和重力對(duì)它做的功只跟它的起點(diǎn)和 終點(diǎn)的終點(diǎn)的_有

3、關(guān)有關(guān), ,而跟物體運(yùn)動(dòng)的而跟物體運(yùn)動(dòng)的_無關(guān)。無關(guān)。 位置位置路徑路徑 4 42021/6/72021/6/7 二、重力勢(shì)能二、重力勢(shì)能 小明采用三個(gè)體積相同而質(zhì)量不同的小球做實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)分別小明采用三個(gè)體積相同而質(zhì)量不同的小球做實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)分別 將小球由某個(gè)高度自由落下，然后觀察在松軟的花泥上砸出的將小球由某個(gè)高度自由落下，然后觀察在松軟的花泥上砸出的 痕跡，從而判斷重力勢(shì)能的大小，實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象如圖所示痕跡，從而判斷重力勢(shì)能的大小，實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象如圖所示 （m m鋼 鋼 m m玻 玻 m m木 木） ）實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)（a a）、（）、（b b）、（）、（c c）是在研究重力勢(shì)）是在研究重力勢(shì) 能

4、與能與_是否有關(guān)是否有關(guān) 分析整個(gè)實(shí)驗(yàn)及觀察到的現(xiàn)分析整個(gè)實(shí)驗(yàn)及觀察到的現(xiàn) 象，可歸納得出初步結(jié)論：象，可歸納得出初步結(jié)論： _ 5 52021/6/72021/6/7 1.1.意義意義: :物體由于位于物體由于位于_而具有的能。而具有的能。 2.2.相關(guān)因素相關(guān)因素: : (1)(1)物體的物體的_。質(zhì)量越大。質(zhì)量越大, ,重力勢(shì)能重力勢(shì)能_。 (2)(2)物體所處的位置物體所處的位置_。高度越高。高度越高, ,重力勢(shì)能重力勢(shì)能_。 3.3.表達(dá)式表達(dá)式:E:Ep p=_=_。 高處高處 質(zhì)量質(zhì)量越大越大 高度高度越大越大 mghmgh 6 62021/6/72021/6/7 甲甲:W:WG

5、 G=mgh=_=mgh=_ 乙乙:WG=:WG= =mgh=mgh=_ mghmgh1 1-mgh-mgh2 2 mghmgh1 1-mgh-mgh2 2mglcosmglcos W WG G = = E E p1p1-E -Ep2 p2 4.4.重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系: : E Ep1 p1表示物體在初位置的重力勢(shì)能 表示物體在初位置的重力勢(shì)能 E Ep2 p2物體在末位置的重力勢(shì)能 物體在末位置的重力勢(shì)能) ) 7 72021/6/72021/6/7 (2)(2)兩種情況兩種情況: : 物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí), ,重力做重力做_,_,重力勢(shì)

6、能重力勢(shì)能 _,_,即即W WG G_0,E_0,Ep1 p1_E _Ep2 p2。 。 物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí), ,重力做重力做_,_,重力勢(shì)能重力勢(shì)能 _,_,即即W WG G_0,E_0,Ep1 p1_E _Ep2 p2。 。 正功正功 減少減少 負(fù)功負(fù)功 增加增加 WW2 2 B.W B.W1 1WW2 2 C.W C.W1 1=W=W2 2 D.D.因小孩乙與軌道因小孩乙與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)的動(dòng)摩擦因數(shù) 未知未知, ,故無法比較重力做功的大小故無法比較重力做功的大小 16162021/6/72021/6/7 【母題追問母題追問】 1.1.如圖所示如圖所示, ,物體

7、物體m m沿不同的路徑沿不同的路徑和和從從A A滑到滑到B,B,則重力所則重力所 做的功為做的功為( () ) A.A.沿路徑沿路徑重力做功最大重力做功最大 B.B.沿路徑沿路徑重力做功最大重力做功最大 C.C.沿路徑沿路徑和和重力做功一樣大重力做功一樣大 D.D.條件不足不能判斷條件不足不能判斷 17172021/6/72021/6/7 質(zhì)量為質(zhì)量為m m的小球從高為的小球從高為h h處的斜面上的處的斜面上的A A點(diǎn)滾下點(diǎn)滾下, ,經(jīng)過水平面經(jīng)過水平面 BCBC后后, ,再滾上另一斜面再滾上另一斜面, ,當(dāng)它到達(dá)高當(dāng)它到達(dá)高 的的D D點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,速度為零速度為零, , 在這個(gè)過程中在這個(gè)

8、過程中, ,重力做功為重力做功為( () ) h 4 A. A. B.B. C.mghC.mgh D.0 D.0 3mgh 4 mgh 4 18182021/6/72021/6/7 【補(bǔ)償訓(xùn)練補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.1.將一個(gè)物體由將一個(gè)物體由A A處移到處移到B B處處, ,重力做功重力做功 ( () ) A. A.與運(yùn)動(dòng)過程是否存在阻力有關(guān)與運(yùn)動(dòng)過程是否存在阻力有關(guān) B. B.與運(yùn)動(dòng)的具體路徑有關(guān)與運(yùn)動(dòng)的具體路徑有關(guān) C. C.與物體運(yùn)動(dòng)速度大小有關(guān)與物體運(yùn)動(dòng)速度大小有關(guān) D. D.與運(yùn)動(dòng)物體本身的質(zhì)量有關(guān)與運(yùn)動(dòng)物體本身的質(zhì)量有關(guān) 19192021/6/72021/6/7 2.2.如圖所示如圖所示

9、, ,桌面離地面的高度是桌面離地面的高度是0.8 m,0.8 m,坐標(biāo)系原點(diǎn)坐標(biāo)系原點(diǎn)O O 定在桌面上定在桌面上, ,向下方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向向下方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向,g,g取取10 m/s10 m/s2 2。 通過測(cè)量通過測(cè)量, ,確定質(zhì)量確定質(zhì)量m=1.0 kgm=1.0 kg的物體從的物體從O O運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到B B處過處過 程中程中, ,重力做的功約是重力做的功約是 ( () ) A.8 JA.8 J B.5 JB.5 J C.-5 JC.-5 J D.-13 JD.-13 J 20202021/6/72021/6/7 二重力勢(shì)能的特點(diǎn)二重力勢(shì)能的特點(diǎn) 1.1.重力勢(shì)能的性質(zhì)重力勢(shì)能的

10、性質(zhì): : (1)(1)相對(duì)性相對(duì)性:E:Ep p=mgh=mgh中的中的h h是物體重心相對(duì)參考平面的高是物體重心相對(duì)參考平面的高 度。參考平面選擇不同度。參考平面選擇不同, ,則物體的高度則物體的高度h h不同不同, ,重力勢(shì)能重力勢(shì)能 的大小也就不同的大小也就不同, ,所以確定某點(diǎn)的重力勢(shì)能首先選擇參所以確定某點(diǎn)的重力勢(shì)能首先選擇參 考平面。考平面。 21212021/6/72021/6/7 (2)(2)系統(tǒng)性系統(tǒng)性: :重力是地球與物體相互吸引產(chǎn)生的重力是地球與物體相互吸引產(chǎn)生的, ,所以重力勢(shì)能是所以重力勢(shì)能是 物體和地球組成的系統(tǒng)共有的物體和地球組成的系統(tǒng)共有的, ,平時(shí)所說的平時(shí)

11、所說的“物體物體”的重力勢(shì)能的重力勢(shì)能 只是一種簡(jiǎn)化說法。只是一種簡(jiǎn)化說法。 (3)(3)標(biāo)矢性標(biāo)矢性: :重力勢(shì)能是標(biāo)量重力勢(shì)能是標(biāo)量, ,只有大小只有大小, ,沒有方向沒有方向, ,但有正負(fù)。重但有正負(fù)。重 力勢(shì)能正負(fù)的含義力勢(shì)能正負(fù)的含義: :正值表示物體處于參考平面上方正值表示物體處于參考平面上方, ,負(fù)值表示負(fù)值表示 處于參考平面的下方。處于參考平面的下方。 22222021/6/72021/6/7 2.2.重力做功與重力勢(shì)能改變的關(guān)系重力做功與重力勢(shì)能改變的關(guān)系: : (1)(1)表達(dá)式表達(dá)式W WG G=E=Ep1 p1-E -Ep2 p2 。 。 (2)(2)重力做多少正功重力

12、做多少正功, ,重力勢(shì)能減小多少重力勢(shì)能減小多少; ;重力做多少負(fù)功重力做多少負(fù)功, ,重力重力 勢(shì)能增加多少。勢(shì)能增加多少。 =-E=-Ep p （） 23232021/6/72021/6/7 【思考思考討論討論】 情境情境: :如圖所示如圖所示, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m m的幼兒園小朋友在玩滑梯。的幼兒園小朋友在玩滑梯。 討論討論: : (1) (1)在最高點(diǎn)在最高點(diǎn)( (高度為高度為h)h)和地面的重力和地面的重力 勢(shì)能各是多少勢(shì)能各是多少? ? (2) (2)下滑過程中重力做多少功下滑過程中重力做多少功? ?重力勢(shì)重力勢(shì) 能如何變化能如何變化?(?(選地面為參考面選地面為參考面) ) 242

13、42021/6/72021/6/7 【典例示范典例示范】 如圖所示如圖所示, ,桌面高為桌面高為h,h,質(zhì)量為質(zhì)量為m m的小球從離桌面高的小球從離桌面高H H處自由落下處自由落下, , 不計(jì)空氣阻力不計(jì)空氣阻力, ,假設(shè)以桌面處為參考平面假設(shè)以桌面處為參考平面, ,則小球落到地面前瞬則小球落到地面前瞬 間的重力勢(shì)能及整個(gè)過程中重力勢(shì)能的變化量為間的重力勢(shì)能及整個(gè)過程中重力勢(shì)能的變化量為( () ) A.mgh,mg(H+h)A.mgh,mg(H+h) B.mgH,-mg(H+h)B.mgH,-mg(H+h) C.mg(h+H),mg(H-h)C.mg(h+H),mg(H-h) D.-mgh,

14、-mg(H+h)D.-mgh,-mg(H+h) 25252021/6/72021/6/7 【規(guī)律方法規(guī)律方法】重力勢(shì)能的求解方法重力勢(shì)能的求解方法 (1)(1)定義法定義法: :選取參考平面選取參考平面, ,確定物體相對(duì)參考平面的高度確定物體相對(duì)參考平面的高度h,h,代入代入 E Ep p=mgh=mgh求解重力勢(shì)能。求解重力勢(shì)能。 (2)(2)變化量法變化量法: :重力勢(shì)能的變化量重力勢(shì)能的變化量EEp p=E=Ep2 p2-E -Ep1 p1, , 故故E Ep2 p2= E = Ep1 p1+E +Ep p或或E Ep1 p1=E =Ep2 p2-E -Ep p。 (3)W(3)WG G

15、和和E Ep p關(guān)系法關(guān)系法: :由由W WG G= -E= -Ep p = E = Ep1 p1- E - Ep2 p2 26262021/6/72021/6/7 【素養(yǎng)訓(xùn)練素養(yǎng)訓(xùn)練】 1.1.如圖所示如圖所示, ,對(duì)正在空中勻速上升的無人機(jī)分析對(duì)正在空中勻速上升的無人機(jī)分析, ,下列下列 說法正確的是說法正確的是( () ) A.A.重力做正功重力做正功, ,重力勢(shì)能減小重力勢(shì)能減小 B.B.重力做負(fù)功重力做負(fù)功, ,重力勢(shì)能增加重力勢(shì)能增加 C.C.合力做正功合力做正功, ,重力勢(shì)能減小重力勢(shì)能減小 D.D.合力做負(fù)功合力做負(fù)功, ,重力勢(shì)能增加重力勢(shì)能增加 27272021/6/720

16、21/6/7 2.2.如圖所示如圖所示, ,甲、乙是兩個(gè)質(zhì)量不同的物體甲、乙是兩個(gè)質(zhì)量不同的物體m m甲 甲m E Ep2 p2 B.EB.Ep1 p1E E Ep2 p2 C.EC.Ep p00D.ED.Ep p00 35352021/6/72021/6/7 【解析解析】選選A A。開始時(shí)彈簧形變量為。開始時(shí)彈簧形變量為x x1 1, ,有有kxkx1 1=mg=mg。 設(shè)設(shè)B B離開地面時(shí)形變量為離開地面時(shí)形變量為x x2 2, ,有有kxkx2 2=mg=mg。由于。由于x x1 1=x=x2 2所所 以以E Ep1 p1= E = Ep2 p2,E ,Ep p=0,A=0,A正確。正確

17、。 36362021/6/72021/6/7 2.2.一豎直彈簧下端固定于水平地面上一豎直彈簧下端固定于水平地面上, ,小球從彈簧的正上方高小球從彈簧的正上方高 為為h h的地方自由下落到彈簧上端的地方自由下落到彈簧上端, ,如圖所示如圖所示, ,經(jīng)幾次反彈以后小經(jīng)幾次反彈以后小 球最終在彈簧上靜止于某一點(diǎn)球最終在彈簧上靜止于某一點(diǎn)A A處處, ,則則 ( () ) A.hA.h越大越大, ,彈簧在彈簧在A A點(diǎn)的壓縮量越大點(diǎn)的壓縮量越大 B.B.彈簧在彈簧在A A點(diǎn)的壓縮量與點(diǎn)的壓縮量與h h無關(guān)無關(guān) C.hC.h越大越大, ,最終小球靜止在最終小球靜止在A A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能越點(diǎn)時(shí)彈簧的

18、彈性勢(shì)能越 大大 D.D.小球第一次到達(dá)小球第一次到達(dá)A A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能比最終小點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能比最終小 球靜止在球靜止在A A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能大點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能大 37372021/6/72021/6/7 【解析解析】選選B B。最終小球靜止在。最終小球靜止在A A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,通過受力分析通過受力分析, , 小球自身重力小球自身重力mgmg與彈簧的彈力與彈簧的彈力kxkx大小相等大小相等, ,由由mg=kxmg=kx得得, , 彈簧在彈簧在A A點(diǎn)的壓縮量點(diǎn)的壓縮量x x與與h h無關(guān)無關(guān), ,彈簧彈性勢(shì)能與彈簧彈性勢(shì)能與h h無關(guān)。無關(guān)。 38382021/6/72021/6/7 【拓展例題拓展例題】非質(zhì)點(diǎn)物體重力勢(shì)能及變化非質(zhì)點(diǎn)物體重力勢(shì)能及變化 【典例示范典例示范】質(zhì)量為質(zhì)量為m m的均勻鏈條長(zhǎng)為的均勻鏈條長(zhǎng)為L(zhǎng),L,開始放在光滑開始放在光滑 的水平桌面上時(shí)的水平桌面上時(shí), ,有有 的長(zhǎng)度懸在桌邊緣的長(zhǎng)度懸在桌邊緣, ,如圖所示如圖所示, ,松松 手后手后, ,鏈條滑離桌面鏈條滑離桌面( (未著地未著地),),問問: :從開始到鏈條剛好滑從開始到鏈條剛好滑 離桌面過程中重力勢(shì)能變化了多少離桌面過程中重力勢(shì)能變化了多少? ? 1 4 393920