高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 第4節(jié) 重力勢能課件 新人教版必修2.ppt

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成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 必修2 機(jī)械能守恒定律 第七章 第四節(jié)重力勢能 第七章 高處有一塊巨大的石頭搖搖欲墜如圖所示 在它的下面你可能會(huì)感到膽怯 這是因?yàn)楸慌e高的物體具有勢能 當(dāng)它下落時(shí)將會(huì)對(duì)外做功 可能對(duì)你造成傷害 物體由于位于高處而具有的能叫做重力勢能 怎樣定量地表示物體重力勢能的大小呢 1 特點(diǎn)只跟物體運(yùn)動(dòng)的 和 的位置有關(guān) 而跟物體運(yùn)動(dòng) 無關(guān) 物體下降時(shí)重力做 功 物體被舉高時(shí)重力做 功 2 表達(dá)式WG mg h1 h2 其中h1 h2分別表示物體 和 的高度 重力做的功 起點(diǎn) 終點(diǎn) 路徑 正 負(fù) mgh 起點(diǎn) 終點(diǎn) 1 特點(diǎn)與物體相對(duì)地球的 有關(guān) 2 大小物體的重力勢能等于它所受 與所處 的乘積 3 表達(dá)式Ep 4 單位 與功的單位相同 重力勢能 位置 或高度 重力 高度 mgh 焦耳 J 1 表達(dá)式 2 兩種情況 1 當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí) 重力做 重力勢能 即WG 0 Ep1 Ep2 2 當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí) 重力做 重力勢能 即WG 0 Ep1 Ep2 重力做負(fù)功也叫做物體 重力做功 重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 WG Ep1 Ep2 正功 減少 負(fù)功 增加 克服 1 相對(duì)性重力勢能總是相對(duì)選定的 而言的 該平面常被稱為零勢能面 2 標(biāo)矢性重力勢能為 其正負(fù)表示重力勢能的大小 物體在參考平面上方時(shí) 重力勢能為 值 在參考平面下方時(shí) 重力勢能為 值 3 系統(tǒng)性重力勢能是 與 所組成的系統(tǒng)共有的 重力勢能的相對(duì)性和系統(tǒng)性 參考平面 標(biāo)量 正 負(fù) 地球 物體 一 對(duì)重力勢能的理解1 重力勢能的 四性 1 系統(tǒng)性重力是地球與物體相互吸引而產(chǎn)生的 如果沒有地球?qū)ξ矬w的吸引 就不會(huì)有重力 也不存在重力勢能 所以重力勢能是這個(gè)系統(tǒng)共同具有的 平時(shí)所說的 物體 的重力勢能只是一種簡化的說法 2 相對(duì)性 重力勢能Ep mgh與參考平面的選擇有關(guān) 式中的h是物體重心到參考平面的高度 重力勢能是標(biāo)量 只有大小而無方向 但有正負(fù)之分 當(dāng)物體在參考平面上方時(shí) Ep為正值 當(dāng)物體在參考平面下方時(shí) Ep為負(fù)值 注意物體重力勢能的正負(fù)是表示比零勢能大 還是比零勢能小 3 參考平面選擇的任意性 視處理問題的方便而定 一般選擇地面或物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所達(dá)到的最低點(diǎn)為零勢能面 4 重力勢能變化的絕對(duì)性 物體從一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置的過程中 重力勢能的變化與參考平面的選取無關(guān) 它的變化量是絕對(duì)的 2 重力勢能是標(biāo)量物體的重力勢能為負(fù)值表示物體的重力勢能比在參考平面上時(shí)具有的重力勢能要少 這跟用正負(fù)表示溫度高低是相似的 特別提醒 1 Ep mgh h表示物體重心相對(duì)參考平面的高度 物體在參考平面上方 h 0 在參考平面下方 h 0 2 某一過程重力勢能的變化為 Ep Ep2 Ep1 它與參考平面的選擇無關(guān) 解析 1 若選地面為參考平面 則小朋友滑落到地面上時(shí)的重力勢能就一定為零 若選其他高度為參考平面 則小朋友滑落到地面上時(shí)的重力勢能就一定不為零 2 根據(jù)重力勢能的表達(dá)式知 小朋友沿滑梯下滑時(shí) 高度變低 重力勢能減少 二 重力做功和重力勢能間的區(qū)別與聯(lián)系 特別提醒 1 重力做功是重力勢能變化的原因 重力做的功與重力勢能的變化量為等值關(guān)系 兩者均與參考面的選擇無關(guān) 2 重力勢能的變化只取決于物體的重力所做功的情況 與物體除重力外是否還受其他力作用以及除重力做功外是否還有其他力做功等因素均無關(guān) A 從A到B的曲線軌道長度不知道 無法求出此過程中重力做的功B 從A到B過程中阻力大小不知道 無法求出此過程中重力做的功C 從A到B重力勢能變化了mg H h D 從A到B重力做功mgH答案 D解析 重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān) 只與初 末狀態(tài)物體的高度差有關(guān) 從A到B的高度差是H 故從A到B重力做功mgH 重力勢能減了mgH D正確 重力做功的特點(diǎn) 解析 重力做功的特點(diǎn)是重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān) 只與初 末狀態(tài)物體的高度差有關(guān) 不論是光滑路徑還是粗糙路徑 也不論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng) 物體克服重力做多少功 重力做多少負(fù)功 它的重力勢能必增加多少 答案 D點(diǎn)評(píng) 重力對(duì)物體做功與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 接觸面的粗糙程度 運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān) 若物體沿閉合的路徑運(yùn)動(dòng)一周 則重力做功為零 A 小球沿豎直軌道下滑到桌面上的過程 重力做功最少B 小球沿曲線軌道下滑到桌面上的過程 重力做功最多C 以桌面為參考平面 小球的重力勢能的減少量為mghD 以地面為參考平面 小球的重力勢能的減少量為mg H h 答案 C解析 靜止的小球沿不同的軌道由同一位置滑到水平桌面上 由于高度差相同 所以重力做功相同 故A B錯(cuò)誤 重力勢能的變化量與參考平面的選取無關(guān) 重力做的正功等于重力勢能的減少量 重力做功為mgh 則重力勢能的減少量為mgh 故C正確 D錯(cuò)誤 重力的功與重力勢能變化的關(guān)系 C 汽車的重力勢能先增大后減小 總的變化量為0 重力先做正功 后做負(fù)功 總功為零D 汽車的重力勢能先增大后減小 總的變化量為0 重力先做負(fù)功 后做正功 總功為零解析 前半階段 汽車向高處運(yùn)動(dòng) 重力勢能增加 重力做負(fù)功 后半階段 汽車向低處運(yùn)動(dòng) 重力勢能減小 重力做正功 選項(xiàng)D正確 答案 D 答案 B解析 克服重力做功50J 即重力做功為 50J 物體的重力勢能一定增加50J 故選項(xiàng)B正確 開放 探究 答案 B 答案 C 解析 重力勢能跟物體的質(zhì)量和高度有關(guān)系 物體的質(zhì)量越大 高度越大 重力勢能就越大 實(shí)驗(yàn)中采用控制變量法來研究重力勢能的影響因素 顯然 本題選項(xiàng)C中 比較乙和丙時(shí) 物體的質(zhì)量和高度都不相同 不能得出選項(xiàng)C中的結(jié)論 正確解答 由于鐵塊的密度大于木塊的密度 質(zhì)量相等時(shí) 鐵塊的體積小于木塊的體積 因此鐵塊的重心低于木塊的重心 可得鐵塊的重力勢能小于木塊的重力勢能 故B正確 正確答案 B