湖北省物理必修（二）機(jī)械守恒定律 重力勢(shì)能

1、作者：作者：TWATWA雪雪崩崩2002年月日上午，俄羅斯高加索北奧塞梯地區(qū)年月日上午，俄羅斯高加索北奧塞梯地區(qū)的一個(gè)村莊發(fā)生雪崩，造成至少人失蹤。的一個(gè)村莊發(fā)生雪崩，造成至少人失蹤。 先看幾幅圖片：先看幾幅圖片： 美國(guó)內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑。這個(gè)隕石坑是美國(guó)內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑。這個(gè)隕石坑是5萬(wàn)年前，一顆萬(wàn)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(wàn)萬(wàn)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(wàn)千克梯恩梯萬(wàn)千克梯恩梯(TNT)，超過(guò)美國(guó)轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍。爆炸在地面

2、，超過(guò)美國(guó)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(gè)直徑約上產(chǎn)生了一個(gè)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(shuō)，坑米的大坑。據(jù)說(shuō)，坑中可以安放下中可以安放下20個(gè)足球場(chǎng)，四周的看臺(tái)則能容納個(gè)足球場(chǎng)，四周的看臺(tái)則能容納200多萬(wàn)觀眾。多萬(wàn)觀眾。 隕石坑隕石坑美國(guó)內(nèi)華達(dá)州亞利桑那美國(guó)內(nèi)華達(dá)州亞利桑那32.重力勢(shì)能的概念重力勢(shì)能的概念:物體的地球之間的相互作用所具有的能量物體的地球之間的相互作用所具有的能量.1.定義定義:由相互作用的物體間的作用力和由相互作用的物體間的作用力和物體間的相對(duì)位置決定的能量叫勢(shì)能物體間的相對(duì)位置決定的能量叫勢(shì)能.又又稱為位能稱為位能.用

3、自己的課本做如下試驗(yàn)用自己的課本做如下試驗(yàn) 1、與高度有關(guān)、與高度有關(guān) 2、與質(zhì)量有關(guān)、與質(zhì)量有關(guān) 1）同一課本從不同高度下落到）同一課本從不同高度下落到自己手上，感覺(jué)自己手上，感覺(jué) 2）不同質(zhì)量的課本從同一高度）不同質(zhì)量的課本從同一高度下落到自己手上，感覺(jué)下落到自己手上，感覺(jué) 探究得到的結(jié)論：探究得到的結(jié)論：5Gwmghco sGWm g lm g h物體豎直下落物體豎直下落AhBm1h2h物體沿斜線運(yùn)動(dòng)物體沿斜線運(yùn)動(dòng)AChmL2h1h12mghmgh12mghmgh6一一. .重力做功重力做功物體沿曲線運(yùn)動(dòng)物體沿曲線運(yùn)動(dòng) 從從 A A 到到 C Ch1h2h3ACh2h1hAh 1L L)

4、(321hhhmgmgh21mghmgh 321WWWW321hmghmghmgW11coshmgmglW重力做功重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)，只跟與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)，只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置（高度）（高度）有關(guān)，有關(guān)，即重力做功數(shù)值等于重力與高度差的乘即重力做功數(shù)值等于重力與高度差的乘積。積。WG = mgh= mgh1 - mgh2可見(jiàn)可見(jiàn), ,重力做的功等于重力做的功等于“mghmgh”這個(gè)量這個(gè)量的變化的變化. .在物理學(xué)中，在物理學(xué)中， “ “mghmgh”是一個(gè)是一個(gè)由特殊意義的物理量由特殊意義的物理量. .就用這個(gè)物理量就用這個(gè)物理量表示物體的重力勢(shì)能。表示

5、物體的重力勢(shì)能。重力勢(shì)能的表示重力勢(shì)能的表示1.1.物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積。高度的乘積。2.2.在國(guó)際單位制中的單位：焦耳在國(guó)際單位制中的單位：焦耳(J) (J) 3.3.重力勢(shì)能是重力勢(shì)能是標(biāo)量標(biāo)量，狀態(tài)量。，狀態(tài)量。4.4.重力勢(shì)能的變化重力勢(shì)能的變化 E EP P=mgh=mgh2 2-mgh-mgh1 1 Ep=mgh重力勢(shì)能的相對(duì)性重力勢(shì)能的相對(duì)性高度的相對(duì)性決定了重力勢(shì)能的高度的相對(duì)性決定了重力勢(shì)能的相對(duì)性。相對(duì)性。 計(jì)算重力勢(shì)能之前需要先選定計(jì)算重力勢(shì)能之前需要先選定參考平面。參考平面。 （在（在參考平面，物體的重力勢(shì)能為參

6、考平面，物體的重力勢(shì)能為零零。參考平面參考平面 的選取是任意的，一般選地面為參考平面的選取是任意的，一般選地面為參考平面 ） b.在參考平面下方的物體的高度是在參考平面下方的物體的高度是負(fù)值負(fù)值，重力勢(shì)能也是重力勢(shì)能也是負(fù)值負(fù)值。 a. a.在參考平面上方的物體的高度是在參考平面上方的物體的高度是正值正值，重力勢(shì)能也是重力勢(shì)能也是正值正值；17重力勢(shì)能的系統(tǒng)性重力勢(shì)能的系統(tǒng)性 嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，重力勢(shì)能是地球和物體所嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，重力勢(shì)能是地球和物體所組成的這個(gè)物體組成的這個(gè)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(shuō)的平常所說(shuō)的“物體物體”的

7、重力勢(shì)能，只的重力勢(shì)能，只是一種習(xí)慣簡(jiǎn)化的說(shuō)法。是一種習(xí)慣簡(jiǎn)化的說(shuō)法。例：如圖，質(zhì)量例：如圖，質(zhì)量0.5kg0.5kg的小球，從桌面以上的小球，從桌面以上h h1 1=1.2m=1.2m的的A A點(diǎn)落到地面的點(diǎn)落到地面的B B點(diǎn)，桌面高點(diǎn)，桌面高h(yuǎn) h2 2=0.8m=0.8m請(qǐng)按要求填寫(xiě)下表請(qǐng)按要求填寫(xiě)下表(g=10m/s(g=10m/s2 2) )參考參考平面平面小球在小球在A點(diǎn)重點(diǎn)重力勢(shì)能力勢(shì)能小球在小球在B點(diǎn)重點(diǎn)重力勢(shì)能力勢(shì)能下落過(guò)程下落過(guò)程小球重力小球重力做功做功下落過(guò)程下落過(guò)程小球重力小球重力勢(shì)能變化勢(shì)能變化桌面桌面地面地面 6J10J -4J010J10J-10J-10Jh1h2

8、AB 選取不同的參考平面選取不同的參考平面, ,物體的重力勢(shì)能的數(shù)值不同物體的重力勢(shì)能的數(shù)值不同 對(duì)一個(gè)確定的過(guò)程，對(duì)一個(gè)確定的過(guò)程，W WG G和和E EP P與參考平面的選擇無(wú)關(guān)與參考平面的選擇無(wú)關(guān)20結(jié)論結(jié)論：重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系：重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系1.1.如果重力做如果重力做正正功，重力勢(shì)能功，重力勢(shì)能減少減少，減，減少的重力勢(shì)能等于重力對(duì)物體做的功。少的重力勢(shì)能等于重力對(duì)物體做的功。2.2.如果重力做如果重力做負(fù)負(fù)功，重力勢(shì)能功，重力勢(shì)能增加增加，增加，增加的重力勢(shì)能等于物體克服重力做的功。的重力勢(shì)能等于物體克服重力做的功。PPPGEEEW213 3、重力勢(shì)能具有相對(duì)性、重力勢(shì)能具有相對(duì)性, , 但重力勢(shì)能但重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的，與參考的變化是絕對(duì)的，與參考, , 平面的選取平面的選取無(wú)關(guān)（無(wú)關(guān)（h h）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)量為的加速度將質(zhì)量為1