1、重重 力力 势势 能能 重重 力力 势势 能能 宁波惠贞书院宁波惠贞书院 忻华晟忻华晟 （1）打桩机的重锤举高后从高处落下时，为什么重锤举高能把水 泥桩打进地里? 2 如果悬挂的是举重的杠铃呢? （2）水力发电站为什么要修那么高的大坝？ （3）在你的头顶上方, 用线悬挂一个乒乓球,你有何感觉？ 重力势能重力势能 物体由于被举高而具有的能物体由于被举高而具有的能 3 设计实验探究设计实验探究 美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗万年前，一颗 直径约为直径约为3050米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流
2、星重约50万万 千克、速度达到千克、速度达到20千米秒，爆炸力相当于千米秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯万千克梯恩梯 (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，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上产生了一个直径约1245米，平均深度达米，平均深度达180米的大坑。据说，坑米的大坑。据说，坑 中可以安放下中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。多万观众。 陨 石 坑 陨 石 坑 美 国 内 华 达 州 亚 利 桑 那 美 国 内 华 达 州 亚 利 桑 那 5 每一种力做功都对应着一种能
3、量的变化！ 猜猜看猜猜看? ? 一、新课引入一、新课引入 二、重力做功二、重力做功 重力势能重力势能 物体由于被举高而具有的能物体由于被举高而具有的能 6 物体竖直下落物体竖直下落 A h B m 1 h 2 h 7 物体沿斜线运动物体沿斜线运动 A C h m L 2 h 1 h WG=Fscos0=mg h cos G Wmgl mgh 二、重力做功二、重力做功 h1 h2 h3 物体沿曲线运动物体沿曲线运动 A B h 2 h 1 h A h 1 m L L 8 11 coshmgmglW 321 WWWW 321 hmghmghmgW mgh )( 321 hhhmg 物体从物体从A落
4、到落到B的过程中的过程中,重力做功重力做功 1、重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差 有关 9 WG=mgh A B h 2 h 1 h A h B m 1 h 2 h A B h m L 2 h 1 h 思考：思考： 对于上述对于上述 重力沿不同路径重力沿不同路径 做功的三种情形做功的三种情形 的分析，你有什的分析，你有什 么体会？么体会？ 10 WG=mgh=mgh1-mgh2 “mgh”是一个具有特殊意义的物理量。是一个具有特殊意义的物理量。 它与重力做功有关它与重力做功有关,又与势能的基本特征一致。又与势能的基本特征一致。 把物理量把物理量mgh叫做重力势能。叫做重力势能。 A B
5、 h 2 h 1 h A h B m 1 h 2 h A B h m L 2 h 1 h 二、重力做功二、重力做功 三、重力势能表达式三、重力势能表达式 Ep = mgh 11 单位：焦单位：焦（J） 物体的重力势能等于它所受重力与它所处物体的重力势能等于它所受重力与它所处 高度的乘积高度的乘积 势能是标量势能是标量 WG=mgh=EP1EP2 讨论：讨论： 下图中物体运动时，重力做什么功？物下图中物体运动时，重力做什么功？物 体的重力势能发生怎样的变化？根据分析，体的重力势能发生怎样的变化？根据分析， 你能确定重力做功与重力势能变化有什么关你能确定重力做功与重力势能变化有什么关 系吗？系吗？
6、 重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系 A A、重力做正功、重力做正功, ,重力势能减重力势能减 少少 W WG G00，E EP1 P1E EP2 P2。 重力势能减少的数量等于重重力势能减少的数量等于重 力所做的功。力所做的功。 B B、重力做负功、重力做负功, ,重力势能增加重力势能增加 W WG G00，E EP1 P1E EP2 P2。 重力势能增加的数量等于物重力势能增加的数量等于物 体克服重力所做的功。体克服重力所做的功。 1、重力做功与重力势能变化的关系、重力做功与重力势能变化的关系 14 重力做多少正功重力势能减重力做多少正功重力势能减 少多少少多少; ;重力做多
7、少负功重力势重力做多少负功重力势 能增加多少。能增加多少。 WG=EP 请大家计算：课桌上质量为m的物体， 它的重力势能多大呢？ h 是相对哪个是相对哪个 参考平面呢参考平面呢? ? 高度是相对的，势能也是相对的计算要先选定高度是相对的，势能也是相对的计算要先选定 参考平面参考平面 在参考面下方的物体的高度是负值，重力势在参考面下方的物体的高度是负值，重力势 能也是负值。能也是负值。 参考平面的选取是任意的，通常选择地面或参考平面的选取是任意的，通常选择地面或 最低点为参考平面最低点为参考平面 .参考平面的重力势能为零参考平面的重力势能为零 在参考面上方的物体的高度是正值，重力势在参考面上方的
8、物体的高度是正值，重力势 能也是正值；能也是正值； 势能是标量势能是标量+ +、表示大小表示大小 15 重力势能有相对性（高度具有相对性）重力势能有相对性（高度具有相对性） 2、 例：例： 如图，质量如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上的小球，从桌面以上 h1=1.2m的的A点落到地面的点落到地面的B点，桌面高点，桌面高 h2=0.8m请按要求填写下表请按要求填写下表(g=10m/s2) 参考参考 平面平面 小球在小球在 A点重点重 力势能力势能 小球在小球在 B点重点重 力势能力势能 下落过程下落过程 小球重力小球重力 做功做功 下落过程下落过程 小球重力小球重力 势能变化势能变化 桌面桌
9、面 地面地面 6J 10J -4J 0 h1 h2 A B 选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同 1716 例：例： 如图，质量如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上的小球，从桌面以上 h1=1.2m的的A点落到地面的点落到地面的B点，桌面高点，桌面高 h2=0.8m请按要求填写下表请按要求填写下表(g=10m/s2) 参考参考 平面平面 小球在小球在 A点重点重 力势能力势能 小球在小球在 B点重点重 力势能力势能 下落过程下落过程 小球重力小球重力 做功做功 下落过程下落过程 小球重力小球重力 势能变化势能变化 桌面桌面 地面地面 6J 10J -4J 0 10J 10J 减少10
10、J 减少10J h1 h2 A B 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 18 重力势能的变化是绝对的（高度变化有绝对性）重力势能的变化是绝对的（高度变化有绝对性） 3、 重力做功，物体重力势能变化；重力做功，物体重力势能变化； 如果没有重力，还有重力势能吗如果没有重力，还有重力势能吗 ？ 说明： 1、重力是地球与物体之间的相互作用力，严格地说， 重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的， 而不是说物体具有重力势能。 2、势能是物体系由于其中各物体之间或物体内各 部分存在相互作用而具有的能是由各物体的相对位 置决定的，所以势能也叫位能
11、。例如：我们以后会 学到的分子力与分子势能，电场力与电势能。它们 都是系统共有的 ，都具有类似的功能规律。 20 4、势能是系统所共有的。、势能是系统所共有的。 四、生活中的重力势能 23 小 结 一、重力做功的特点：一、重力做功的特点： 与路径无关，只与起点和终点的高度差有关与路径无关，只与起点和终点的高度差有关 二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关二、重力势能：地球上的物体具有的与它高度有关 的能量。的能量。 表达式表达式 三、重力做功与重力势能变化的关系三、重力做功与重力势能变化的关系 重力做正功，重力势能减少重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能
12、增加 四、重力势能是相对的四、重力势能是相对的 ，正负表示大小。重力势能的变化是绝对的。，正负表示大小。重力势能的变化是绝对的。 一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考一般不加说明是以地面或题目中的最低点所在的平面作为零势能参考 面。面。 五、势能是系统所共有的。五、势能是系统所共有的。 hmgW G mghEP WG=EP 29 在雅典奥运会举重男子69公斤级 比赛中，中国选手张国政以抓举 160公斤，挺举187.5公斤，总成 绩347.5公斤获得金牌，这也是中 国代表团在本届奥运会上的第11枚 金牌。 张 国 政 制 胜 的 一 举 ， 挺 举 187.5kg，杠铃被
13、举高约2m。 试求： 1、杠铃的势能变化多少？ 2、重力做功多少？ 3、设挺举过程中，做功时间1s ，求运动员发挥的平均功率是多 少？ 24 课外探究： 跳高运动过竿形式的发展历程，从重力势能的 角度讨论不同过竿动作的技术特点，背越式跳高 的优点。 26 ？ ？ ？ 图示的两种情况中物体的势能是增大，变小，图示的两种情况中物体的势能是增大，变小， 还是不变？还是不变？ 一个盛水袋，某人从一个盛水袋，某人从 侧面推袋壁使它变形。侧面推袋壁使它变形。 一根自由悬挂的链条，一根自由悬挂的链条， 有人将它的中点下拉，使有人将它的中点下拉，使 它成两条直线形状。它成两条直线形状。 27 随着人类能量消耗
14、的迅速增加，如何有效地提高随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高 能量利用率是人类所面临的一项重要任务。下图能量利用率是人类所面临的一项重要任务。下图 是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站 台连接的轨道有一个小的坡度。请你从台连接的轨道有一个小的坡度。请你从提高能量提高能量 利用效率利用效率的角度，分析这种设计的优点。的角度，分析这种设计的优点。 28 课后探究：课后探究： 研究物体从某一高研究物体从某一高 处自由下落后，插入处自由下落后，插入 沙土过程中受到的平沙土过程中受到的平 均阻力。均阻力。 A F=? 1、关于重力做功和物体的重力势
15、能关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：下列说法正确的是： A、当重力对物体做正功时当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；物体的重力势能一定减少； B、物体克服重力做功时物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；物体的重力势能一定增加； C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值； D、重力做功的多少与参考平面的选取无关重力做功的多少与参考平面的选取无关。 ABD 2、物体在运动过程中物体在运动过程中，克服重力做功为克服重力做功为50J，则：则： A、重力做功为重力做功为50J； B、物体的重力势能一定增加了物体的重力势能
16、一定增加了50J； C、物体的动能一定减少物体的动能一定减少50J； D、重力做了重力做了50J的负功的负功。 BD 30 3、关于重力势能的几种理解关于重力势能的几种理解，正确的是正确的是 A、重力势能等于零的物体重力势能等于零的物体，一定不会对别的物一定不会对别的物 体做功体做功 B 、 相 对 于 不 同 的 参 考 平 面相 对 于 不 同 的 参 考 平 面 ， 物 体 具 有 不 同 数物 体 具 有 不 同 数 值 的 重 力 势 能值 的 重 力 势 能 ， 但 这 并 不 影 响 研 究 有 关 重但 这 并 不 影 响 研 究 有 关 重 力势能的问题力势能的问题 C 、
17、在 同 一 高 度 将 物 体 不 论 向 何 方 向 抛 出在 同 一 高 度 将 物 体 不 论 向 何 方 向 抛 出 ， 只只 要 抛 出 时 的 初 速 度 大 小 相 同要 抛 出 时 的 初 速 度 大 小 相 同 ， 则 落 地 时 减则 落 地 时 减 少的重力势能必相等少的重力势能必相等 D、放在地面的物体放在地面的物体，它的重力势能一定等于零它的重力势能一定等于零 BC 31 h 1 2 3 4、如图，质量为m的足球 在地面1位置被踢出后落到 地面3的位置，在空中达到 的最高点2的高度为h。 1、足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球克服 重力做了多少功？足球的
18、重力势能增加了多少？ 2、足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球的 重力势能减少了多少？ 3、足球由位置1运动到位置3时，重力做了多少功？足球的 重力势能变化了多少？ 32 课后探究：课后探究： 研究物体从某一高研究物体从某一高 处自由下落后，插入处自由下落后，插入 沙土过程中受到的平沙土过程中受到的平 均阻力。均阻力。 方法方法：让物体：让物体 A从一定高度从一定高度 处自由落下，处自由落下， 并插入沙土中；并插入沙土中； 量出量出A下落的下落的 高度高度H和进入和进入 沙土的深度沙土的深度 h(h为物体的为物体的 长度与物体进长度与物体进 入沙土后露出入沙土后露出 地面部分的高地面部分的高 度之差度之差)。 A F=? 思考：思考： 物体下落时物体下落时 重力势能的重力势能的 减少与物体减少与物体 克服阻力做克服阻力做 功有怎样的功有怎样的 关系？关系？ 33 谢谢合作谢谢合作
