重力勢(shì)能課件-高一下學(xué)期物理滬科版（2020）必修第二冊(cè)

7.4重力勢(shì)能（1）美國(guó)內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑，落下時(shí)產(chǎn)生的能量相當(dāng)于2000萬(wàn)千克的TNT，為什么會(huì)具有這么大的能量？想想我們以前學(xué)習(xí)的有關(guān)重力勢(shì)能的知識(shí)：這種由于高度改變而變化的能量叫做重力勢(shì)能。小球?qū)ε菽宓淖矒粑矬w豎直下落從A到BAhBh1h2WG=mgh=mg(h1－h(huán)2)

=mgh1－mgh2

一、重力做功的特點(diǎn)如何物體沿斜線運(yùn)動(dòng)從A到CAChθLh1h2WG=mgLcosθ=mgh=mg(h1－h(huán)2)=mgh1－mgh2物體沿曲線運(yùn)動(dòng)從A到CΔh1Δh2Δh3AChA△h1θLW1=mglcosθ1=mg△h1W=W1+W2+W3+……W=mg△h1+mg△h2

+mg△h3

+……

=mg（△h1+△h2

+△h3

……)=mgh

=mgh1－mgh2如圖7-29所示，y軸正方向豎直向上，水平地面處y=0。質(zhì)量為m的物體沿任意路徑1由A到B。位移為S。位移與所受重力之間的夾角為θ，A、B離開(kāi)水平地面的數(shù)值高度分別為hA、hB(即A、B的y坐標(biāo))。由于地表附近重力可視為恒力，根據(jù)恒力做功的計(jì)算式，這一過(guò)程中重力對(duì)物體所做的功WG=mgscosθ

（1）由圖示幾何關(guān)系可得h=hA-hB=scosθ

（2）

h為A、B的高度差。將（2）式代入（1）式WG=mgh=mghA-mghB

（3）若物體沿著路徑2返回A，這一過(guò)程的位移與S等大反向，與重力夾角為π-θ，則物體返回過(guò)程中重力做的功：WG‘=mgscos（π-θ)=-mgscosθ=-mgh

（4）想一下：如果物體沿路徑1和路徑2組成的閉合路徑運(yùn)動(dòng)一周，則

WG‘+WG=0所以我們由上述推導(dǎo)過(guò)程可以得出重力做功的哪些特點(diǎn)？重力做功的特點(diǎn)1、物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)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(dòng)的路徑無(wú)關(guān)?；蛘哒f(shuō)沿任意閉合路徑運(yùn)動(dòng)一周，重力做功為零。重力做的功等于“mgh”這個(gè)量的變化。在物理學(xué)中，“mgh”是一個(gè)有特殊意義的物理量：它一方面與重力做的功密切相關(guān)，另一方面它隨著高度的增加而增加、隨著質(zhì)量的增加而增加，恰與前述重力勢(shì)能的特征一致，就用這個(gè)物理量表示物體的重力勢(shì)能。2.重力勢(shì)能的表達(dá)式m—物體的質(zhì)量，單位：千克（kg）EP—物體的重力勢(shì)能，單位：焦（J）g—重力加速度，單位：米／秒2（m／s2）h—物體的高度，單位：米（m）即：物體的重力勢(shì)能等于物體的重量和它的高度的乘積。1.定義：物體由于被舉高而使物體具有的能量叫重力勢(shì)能。二、如何計(jì)算重力勢(shì)能高度h是從初始位置到末位置的高度差。所以h具有相對(duì)性。計(jì)算重力勢(shì)能之前需要先選定參考平面在參考面上方的物體的高度是正值，重力勢(shì)能也是正值；在參考面下方的物體的高度是負(fù)值，重力勢(shì)能也是負(fù)值。參考平面的選取是任意的。勢(shì)能是狀態(tài)量、標(biāo)量．+、–表示大小。注：1.重力勢(shì)能的相對(duì)性高度是相對(duì)的，所以重力勢(shì)能也是相對(duì)的重力勢(shì)能的特點(diǎn)3.重力勢(shì)能的絕對(duì)性：重力勢(shì)能的變化量是絕對(duì)的，具有絕對(duì)性。我們所關(guān)心的往往不是物體具有多少重力勢(shì)能，而是重力勢(shì)能的變化量，雖然重力勢(shì)能具有相對(duì)性，但重力勢(shì)能的變化卻是絕對(duì)的，與參考平面的選取無(wú)關(guān)．重力勢(shì)能是地球與物體共同具有的，是由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定的，即．沒(méi)有地球，物體的重力勢(shì)能就不存在2.重力勢(shì)能的系統(tǒng)性：重力勢(shì)能屬于物體和地球組成的系統(tǒng)。三、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系1.重力做正功；WG>0,Ep1>Ep2，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功。2.克服重力做功（重力做負(fù)功）：WG<0,Ep1<Ep2，重力勢(shì)能增加，增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功。WG=Ep1–Ep2?

Ep=Ep2–Ep1WG=-?

Ep如圖所示，樹(shù)上與A等高的P處有一個(gè)質(zhì)量m=0.3kg的蘋果下落。蘋果有可能被人用籃子在于B等高處接住，也可能落到地面C，還可能落到地面后滾入坑底D處。（g取10m/s2）（1）分別以A、C、E所在水平面為零勢(shì)能面，求P處蘋果的重力勢(shì)能。（2）蘋果由P分別落至C或落至D的過(guò)程中

，求重力所做的功以及重力勢(shì)能的變化量。例題分析：計(jì)算重力勢(shì)能的關(guān)鍵是根據(jù)不同零勢(shì)能面正確得出P的相對(duì)高度。而計(jì)算重力做功和重力勢(shì)能變化量則與零勢(shì)能面的位置無(wú)關(guān)。解析：（1）以A所在的平面為零勢(shì)能面，P的相對(duì)高度hA=0,則P處蘋果的重力勢(shì)能EPA=mghA=0以C處所在水平面為零勢(shì)能面，P的相對(duì)高度hC=2.2m,則P處的蘋果的重力勢(shì)能EPC=mghC=0.3×10×2.2J=6.6J以E處所在水平面為零勢(shì)能面，P的相對(duì)高度hE=-1.6m,則P處的蘋果的重力勢(shì)能EPE=mghE=0.3×10×(-1.6)J=-4.8J(2)蘋果由P落至C處，高度降低?hC=2.2m,則重力做正功WGC=mg?hC=0.3×10×2.2J=6.6J重力勢(shì)能變化量

?EPC=-WGC=-6.6J蘋果由P落至D處，高度降低?hD=5.2m,則重力做正功WGD=mg?hD=0.3×10×5.2J=15.6J重力勢(shì)能變化量

?EPD=-WGD=-15.6J課堂總結(jié)一、重力做功的特點(diǎn)：與路徑無(wú)關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān)二、重力勢(shì)能：地球上的物體具有的與它高度有關(guān)的能量。三、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系：WG=mgh1－mgh2

重力做的功等于重力勢(shì)能減少

重力做負(fù)功時(shí)，重力勢(shì)能增加WG=mgΔh高度差Ep=mgh1.關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的是（）（多選）A.重力勢(shì)能等于零的物體，一定不會(huì)對(duì)別的物體做功B.相對(duì)于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問(wèn)題C.在同一高度將物體不論向何方向拋出，只要拋出時(shí)的初速度大小相同，則落地時(shí)減少的重力勢(shì)能必相等D.放在地面的物體，它的重力勢(shì)能一定等于零BC隨堂練習(xí)人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)2、選擇不同的水平面作為參考平面，物體在某一位置的重力勢(shì)能和某一過(guò)程中重力勢(shì)能改變量()A.都具有不同的數(shù)值

B.都具有相同的數(shù)值

C.前者具有相同的數(shù)值，后者具有不同的數(shù)值

D.前者具有不同的數(shù)值，后者具有相同的數(shù)值D人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)3.物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，克服重力做功50J，則()A．重力做功為50JB．物體的重力勢(shì)能一定增加50JC．物體的重力勢(shì)能一定減少50JD．重力做功為-50JBD人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)4.下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法，正確的是()A．重力勢(shì)能只跟物體所處的初末位置有關(guān)，與物體實(shí)際經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)B．重力勢(shì)能的變化，只跟重力做功有關(guān)，和其他力做功多少無(wú)關(guān)C．重力勢(shì)能是矢量，當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能減少D．重力勢(shì)能是物體和地球共有的，而不是物體單獨(dú)具有的ABD人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)5.質(zhì)量是50kg的人沿著長(zhǎng)L=150m、傾角為30°的坡路走上土丘，重力對(duì)他所做的功是多少？他克服重力所做的功是多少？他的重力勢(shì)能增加了多少？（g取10m/s2）

解析：重力對(duì)他做的功為

WG=-mgLsin30°=－50×10×150×0.5J=－3.75×104J

他克服重力所做的功為3.75×104J

由WG=－ΔEp得：他的重力勢(shì)能增加了3.75×104J30?人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課件8.2重力勢(shì)能(共20張PPT)人教版（20