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8.2重力勢能重力做功重力勢能彈性勢能拒絕高空拋物?。?!初中我們已經定性地學習了重力勢能,物體的質量越大、所處的位置越高,重力勢能就越大。這一節(jié)我們來進一步定量地研究重力勢能。你認為重力勢能的表達式應該是怎樣的呢?一、重力做功
請同學們分別計算以下三種情況重力所做的功WG=mgΔh=mgh1-mgh2(1)一個質量為m的物體,從與地面高度為h1的位置A,豎直向下運動到高度為h2的位置B(如圖),這個過程中重力做的功是多少?=mgh1-mgh2WG1=mglcosθ=mgΔh(2)質量為m的物體從高度為h1的A點沿直線斜面運動到高度為h2的B′點(如圖),這個過程中重力做的功是多少?微元法WG=mg?h1+mg?h2+mg?h3+…=mgh1-mgh2=mgΔh(3)質量為m的物體從高度為h1處的A點沿曲線運動到高度為h2的B點(如圖),則:重力所做的功是否還一樣呢?特點:物體運動時,重力對它做的功只跟它的起點和終點的位置有關,而跟物體運動的路徑無關。一、重力做功WG=mgΔh公式:=mgh1-mgh2
重力勢能與質量(m)和高度(h)有關。功與能量的轉化的概念緊密相連。WG=mgh1-mgh2Ep1Ep24.系統(tǒng)性:重力勢能是地球和物體組成的系統(tǒng)所共有的。1.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.表達式:EP=mgh3.國際單位:焦耳(J)1J=1kg·m·s-2·m=1N·m二、重力勢能物體重力勢能與重力做功密切相關,而重力是地球與物體間的相互作用力,若離開了地球或物體,就談不上重力,所以,重力勢能是物體與地球所組成的“系統(tǒng)”所共有的。平常只說物體具有的重力勢能,是一種簡化的說法。4.系統(tǒng)性:重力勢能是地球和物體組成的系統(tǒng)所共有的。(1)參考平面:物體的重力勢能總是相對于某一_________來說的,在參考平面上,物體的重力勢能取作__。(2)相對性:選擇不同的參考平面,物體重力勢能的數值_____(選填“相同”或“不同”)。(3)正負的含義:參考平面上方物體的重力勢能是_____,參考平面下方物體的重力勢能是_____。ABOOO5、重力勢能的相對性水平面0不同正值負值重力勢能的正負表示大小對選定的參考平面而言,上方物體的高度是正值,重力勢能也是正值;下方物體的高度是負值,重力勢能也是負值,重力勢能為負。表示物體在這個位置具有的重力勢能比在參考平面上具有的重力勢能少。重力勢能:-3J>-5J【問題】
質量m=0.5kg的小球,從桌面上方高h1=1.2m的A點下落到地面上的B點,桌面離地面的高度h2=0.8m。試完成下面的表格。(g取10m/s2)所選擇的參考平面小球在A點的重力勢能小球在B點的重力勢能整個下落過程中小球重力做的功整個下落過程中小球重力勢能的變化量桌面地面6J
10J
-4J
0
10J
10J
減少10J
減少10J
重力勢能具有相對性,重力勢能的變化量具有絕對性。練一練:【典例1】下面有關重力勢能的說法中,正確的是()
A.舉得越高的物體,具有的重力勢能越大
B.質量越大的物體,具有重力勢能越大
C.物體的重力勢能不可能為零
D.物體的重力勢能可能小于零【正確答案】D練一練:2.當物體由低處向高處運動時:重力做負功,即WG<0,EP初<EP末
重力勢能增大,且增加的重力勢能等于物體克服重力所做的功。WG=EP初-EP末=-△Ep1.當物體由高處向低處運動時:重力做正功,即WG>0,EP初>EP末
重力勢能減小,且減少的重力勢能等于重力做的正功。
WG=mgh=mgh1-mgh26、重力做功和重力勢能變化的關系【典例2】一個100g的球從1.8m的高處落到一個水平板上又彈回到1.25m的高度,則整個過程中重力對球所做的功及球的重力勢能的變化是(g=10m/s2) (
) A.重力做功為1.8J B.重力做了0.55J的負功
C.物體的重力勢能一定減少0.55J D.物體的重力勢能一定增加1.25J【正確答案】C練一練:【變式訓練】以下敘述中正確的是()
A.重力對物體做功越多,物體的重力勢能越少
B.物體克服重力做功越多,物體的重力勢能越少
C.重力對物體不做功,物體的重力勢能一定為零
D.物體沒克服重力做功,物體的重力勢能不一定為零【正確答案】D練一練:1.定義:發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈力的相互作用而具有的勢能。2.影響因素:彈簧形變量彈簧勁度系數3.表達式:olFw彈三、彈性勢能彈簧彈性勢能與形變量、勁度系數有關。重力做功彈力勢能的變化重力勢能的變化彈力做功重力做正功,重力勢能減小重力做負功,重力勢能增加彈力做正功,彈性勢能減小彈力做負功,彈性勢能增加W彈=-△EP
WG=-△EP
★彈性勢能跟形變的大小有關系例如,在彈性限度內,彈簧的彈性勢能跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關。被拉伸或壓縮的長度越長,恢復原狀過程中對外做的功就越多,彈簧的彈性勢能就越大?!飶椈傻膹椥詣菽苓€跟彈簧的勁度系數有關不同的彈簧發(fā)生同樣大小的形變,勁度系數越大,彈簧恢復原狀過程中對外做的功就越多因而彈簧的彈性勢能就越大。【典例3】(多選)如圖所示,一個物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質彈簧,墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮,在此過程中以下說法正確的是()A.物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B.物體向墻壁運動相同的位移,彈力做的功不相等C.彈力做正功,彈簧的彈性勢能減小D.彈簧的彈力做負功,彈性勢能增加【正確答案】BD練一練:【變式訓練】如圖所示,質量相等的兩木塊中間連有一彈簧,今用力F緩慢向上提A,直到B恰好離開地面。開始時物體A靜止在彈簧上面。設開始時彈簧的彈性勢能為Ep1
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