重 力 势 能 重 力 势 能
雪崩 2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少１００人失踪。 2
陨石坑 美国内华达州亚利桑那 美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。 3
一、重力势能： 物体由于被举高而具有的势能。 二、重力势能有关因素
1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉 • • • 探究：用自己的课本做如下试验 1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉 • • • 2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉 • • • 探究得到的结论： 1、与高度有关 2、与质量有关 5
三、重力做功 物体竖直下落 A h B m 物体沿斜线运动 A C h θ m L 6
物体沿曲线运动 W1=mglcos0=mg Δh1 =mg Δh1+mg Δh2+mg Δh3 m L =mg(Δh1+ Δh2+Δh3) A C h Δh1 Δh2 Δh3 A △h 1 θ m L W1=mglcos0=mg Δh1 =mg Δh1+mg Δh2+mg Δh3 =mg(Δh1+ Δh2+Δh3) 7
可见物体在从A运动到B的过程中无论是直线还是曲线重力做功： WG=mg Δh 重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关 可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.在物理学中， “mgh”是一个由特殊意义的物理量.就用这个物理量表示物体的重力势能。 10
四、重力势能的表达式 Ep = mgh g — 重力加速度，单位：米／秒2（m／s2） h —物体的高度，单位：米（m） m — 物体的质量，单位：千克（kg） g — 重力加速度，单位：米／秒2（m／s2） h —物体的高度，单位：米（m） Ep — 物体的重力势能，单位：焦（J） 即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积． 12
WG = Ep1 - Ep2 五、重力做功与重力势能的变化关系 物体 上升 下降 增加 负 正 减少 重力做功WG (正、负） 重力势能EP （增加、减少） 重力做功和重力势能变化的关系 物体 上升 下降 物体克服重力做的功等于重力势能的增加 负 增加 提问:高度是什么? 重力做的功等于重力势能的减少 正 减少 14
WG=mg Δh =mgh1-mgh2 重力做功与路径无关 ΔEP=E1-E2 小球下落高度为5m 解: J J J 例： 一质量为5kg的小球从5m高处下落, 碰撞地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低1m, 求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功? (g=9.8m/s2) 解: 小球下落高度为5m WG=mg Δh J 重力做功与路径无关 J ΔEP=E1-E2 =mgh1-mgh2 J 15
► 在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。 六、重力势能的相对性： 需要先选定参考平面 ► 在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值； ► 在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。 势能是标量．+、–表示大小． ► 参考平面的选取是任意的 .选取哪个平面做参考面，可视问题的方便而定，通常选地面为参考面 17
七、势能是系统所共有的： 重力势能是地球与物体所组成的系统共有的，而不是地球上的物体单独具有的。
►选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 ►对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关 例： 如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=9.8m/s2) 参考 平面 小球在A点重力势能 小球在B点重力势能 下落过程小球重力做功 下落过程小球重力势能变化 桌面 地面 h1 h2 A B -3.92J 5.88J 9.8J 9.8J 9.8J 9.8J 9.8J ►选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 ►对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关 20
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