人教版高中物理必修二　第7章　第4節(jié)　重力勢能

、重力勢能

第四節(jié)重力勢能學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解重力勢能的概念及表達(dá)式；2.理解重力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)；3.理解重力做功和重力勢能的改變的關(guān)系；4.知道重力勢能的相對(duì)性和系統(tǒng)性。思考打樁機(jī)的重錘從高處落下時(shí)，可以把水泥打進(jìn)地里，為什么？

重力勢能

物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能。

猜想重力勢能大小和什么有關(guān)？和重力、高度有關(guān)能否驗(yàn)證？能！用控制變量法用一個(gè)鐵球從不同高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度（mg一定）用大小不同的兩鐵球從同一高度釋放，觀察鐵球落在沙子中的深度。（h一定）重力勢能的相關(guān)因素1.當(dāng)鐵球質(zhì)量一定時(shí)，釋放點(diǎn)越高，鐵球落入沙子中越深;2.當(dāng)釋放高度一定時(shí)，鐵球質(zhì)量越大，鐵球落入沙子中越深.怎樣定量表示物體的重力勢能？物體的重力勢能跟高度有關(guān)，而物體的高度發(fā)生變化時(shí)，重力要做功：物體被舉高時(shí)，重力做負(fù)功而重力勢能增加；物體下降時(shí)，重力做正功而重力勢能減少。因此，認(rèn)識(shí)重力勢能，不能脫離對(duì)重力做功的研究。請(qǐng)同學(xué)們分別計(jì)算以下三種情況重力所做的功物體豎直下落從A到BAhBh1h2WG=mgh=mg(h1－h(huán)2)

=mgh1－mgh2

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△h1θL一、重力做功的特點(diǎn):1、重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)，只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度有關(guān)，即重力做功數(shù)值等于重力與初末位置高度差的乘積。WG=mgh=mgh1-mgh2

2、“mgh”是一個(gè)具有特殊意義的物理量。

這是因?yàn)閙gh這個(gè)物理量的特殊意義在于它一方面與重力做功密切相關(guān)，另一方面它隨高度的變化而變化．恰與重力勢能的基本特征一致。二、重力勢能

Ep=mgh

物體的重力勢能等于它所受到的重力與所處高度的乘積．說明：重力勢能是標(biāo)量、狀態(tài)量。單位：焦耳1J=1N·m

三、重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系1、WG=mgh=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2=-△Ep2、物體位置降低時(shí)，重力做正功，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力所做的功.

3、物體位置升高時(shí)，克服重力做功（即負(fù)功），重力勢能增加，增加的重力勢能等于克服重力所做的功.四、重力勢能的相對(duì)性高度的相對(duì)性決定了重力勢能的相對(duì)性。

計(jì)算重力勢能之前需要先選定參考平面。（在參考平面，物體的重力勢能為零(零勢能面)。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負(fù)值，重力勢能也是負(fù)值。

a.在參考平面上方的物體的高度是正值，重力勢能也是正值；17c.正負(fù)表示大小例：如圖，質(zhì)量0.5kg的小球，從桌面以上h1=1.2m的A點(diǎn)落到地面的B點(diǎn)，桌面高h(yuǎn)2=0.8m．請(qǐng)按要求填寫下表．(g=10m/s2)參考平面小球在A點(diǎn)重力勢能小球在B點(diǎn)重力勢能下落過程小球重力做功下落過程小球重力勢能變化桌面地面6J10J-4J010J10J-10J-10Jh1h2AB

選取不同的參考平面,物體的重力勢能的數(shù)值不同

對(duì)一個(gè)確定的過程，WG和△EP與參考平面的選擇無關(guān)。20五、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組成的這個(gè)物體“系統(tǒng)”所共有的，而不是地球上的物體單獨(dú)具有的。

平常所說的“物體”的重力勢能，只是一種習(xí)慣簡化的說法。小結(jié)一、重力做功的特點(diǎn)：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有關(guān)的能量。三、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系：

四、重力勢能是相對(duì)的，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)所在的平面作為參考平面。（對(duì)一個(gè)確定的過程，WG和△EP與參考平面的選擇無關(guān)。）五、勢能具有系統(tǒng)性

練習(xí)題：1．關(guān)于重力勢能的幾種理解，正確的是（）A．重力勢能等于零的物體，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)值的重力勢能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題；C．在同一高度將物體不論向何方向拋出，不論拋出時(shí)的初速度大小，物體落到水平地面時(shí)減少的重力勢能是相等的；

D．放在地面的物體，它的重力勢能一定等于零。BC2、關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列說法正確的是（）A、當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢能一定減少；B、物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢能一定增加；C、地球上的物體的重力勢能都只有一個(gè)唯一確定的值；D、重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)。

ABD3、物體在運(yùn)動(dòng)過程中，克服重力做功為50J，則（）A、重力做功為50J；B、重力做功為-50J；C、物體的重力勢能一定增加了50J；D、物