1、4 4重力势能 蓬松的白雪，给人以恬静、美丽的感觉。然而雪崩爆发时，以排山倒海之势，推毁沿途一切，给人类、自然界带来灾难！2002年月日上午，俄罗斯高加索年月日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少人失踪。人失踪。雪雪崩崩2 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
2、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3水电站“和平号和平号”空间站残片空间站残片 这是因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所处的的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来 在初中我们已经学过：物体由于在初中我们已经
3、学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能被举高而具有的能量叫重力势能 那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢?本节课我们就来学习这个问题类型类型3类型类型2类型类型1BBh1h2h3hh1h2Amg类型类型1:1:类型类型2:2:类型类型3:3:A1A2A3WGmghmgh1mgh2WGmgl cosmghmgh1mgh2WGmgh1mgh2mgh3 mgh mgh1mgh2lBmgAAmg物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关（终点的位置有关（只跟它的初末位置的高度差只跟它的初末位置的高度差有关有关），而跟物体运动的路径无关。
4、），而跟物体运动的路径无关。WGmgh1mgh2初态和末态的表达式均为初态和末态的表达式均为“mgh”，可见，可见“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。1、物体的重力势能等于它所受的重力与物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积所处高度的乘积EPmgh2、重力势能是标量，单位是焦耳（重力势能是标量，单位是焦耳（J）mNmsmKgJ1112hmhmhmm质量相同时，质量相同时，高度越高，重高度越高，重力势能越大力势能越大高度相同时，高度相同时，质量越大，重质量越大，重力势能越大力势能越大3、重力做功和重力势能的关系：重力做功和重力势能的关系：WGmgh1mgh2
5、初态的重力势能初态的重力势能末态的重力势能末态的重力势能重力做重力做的功的功PPPGEEEW21WGEP1EP2当物体由高处向低处运动时：当物体由高处向低处运动时：重力做正功，即重力做正功，即WG，EP1EP2重力势能减小重力势能减小当物体由低处向高处运动时：当物体由低处向高处运动时：重力做负功，即重力做负功，即WG，EP1EP2重力势能增大重力势能增大重力做功对应着重力做功对应着重力势能的变化重力势能的变化hhhAhhhAhhhABBBEPB=-=-3mghEPA=2mghEPB=-=-2mghEPA=0EPA=-=-mghEPB=0重力势能具有重力势能具有相对性相对性，为了比较势能的大小我
6、们，为了比较势能的大小我们通常选一个通常选一个参考面参考面，处在参考面的物体的重力势，处在参考面的物体的重力势能为能为0 0，参考面，参考面上方上方的物体的重力势能是的物体的重力势能是正正数，数，参考面参考面下方下方的物体的重力是的物体的重力是负负数。数。重力势能的变化重力势能的变化 EPBEPA-2mgh1 1、参考面（、参考面（0 0势能面）的选取是任意的。势能面）的选取是任意的。2 2、选不同的参考面物体的重力势能各不、选不同的参考面物体的重力势能各不相同相同,但对重力势能的变化没有影响。但对重力势能的变化没有影响。3 3、通常选地面为参考面通常选地面为参考面。例：例：如图，质量如图，质
7、量0.5kg的小球，从桌面以的小球，从桌面以上上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h1h2AB 选取不同的参考平面选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同，物体的重力势能的数值不同，但对于一个确定的物理过程，但对于一个确定的物理过程，WG和和EP与参考面的与参考面的 选择无关选择无关 6J-4J10J010J
8、10J-10J-10J1 1、重力是物体与地球之间的作用力、重力是物体与地球之间的作用力2 2、重力势能是物体与地球组成的系、重力势能是物体与地球组成的系统所共有的统所共有的1、势能由物体间的相互作用而产生，由势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定。它们的相对位置而决定。2、势能是标量，单位是焦耳。势能是标量，单位是焦耳。3、重力对物体所做的功与物体的运动重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始末位置有路径无关，只跟物体运动的始末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差的重力势能之差4、重力势能是地球和地面上的物体共
9、重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。与参考平面的选取有关。随堂巩固训练随堂巩固训练 答案：答案：D 2我国发射的我国发射的“神舟神舟”七号飞船在绕地球七号飞船在绕地球45圈后，于圈后，于2008年年9月月28日胜利返航，在返日胜利返航，在返回舱拖着降落伞下落过程中，其重力做功回舱拖着降落伞下落过程中，其重力做功和重力势能变化的情况为和重力势能变化的情况为()A重力做正功，重力势能减小重力做正功，重力势能减小 B重力做正功，重力势能增加重力做正功，重力势能增加 C重力做负功，重力势能减小重力做负功，重力势能减小
10、D重力做负功，重力势能增加重力做负功，重力势能增加 答案：答案：A3关于重力势能，下列说法中正确的是关于重力势能，下列说法中正确的是()A物体的位置一旦确定，它的重力势能的物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定大小也随之确定 B物体与零势面的距离越大，它的重力势物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大能也越大 C一个物体的重力势能从一个物体的重力势能从5 J变化到变化到3 J，重力势能变大了，重力势能变大了 D重力势能的减少量等于重力对物体做的重力势能的减少量等于重力对物体做的功功 答案：答案：CD4如图所示，一条铁链长为如图所示，一条铁链长为2 m，质量为，质量为10 kg，放在
11、水平地面上，拿住一端提起铁链，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，物体克服直到铁链全部离开地面的瞬间，物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？多少？答案：答案：98 J增加增加98 J 6 6、沿高度相同、沿高度相同,长度和粗糙程度均不同的斜面把长度和粗糙程度均不同的斜面把同一物体从底端拉到顶端同一物体从底端拉到顶端,比较重力势能的变化比较重力势能的变化,正确的是（正确的是（）A A、沿长度大的粗糙斜面拉、沿长度大的粗糙斜面拉,重力势能增加最多重力势能增加最多B B、沿长度小的粗糙斜面拉、沿长度小的粗糙斜面拉,重力势能增加一
12、定最重力势能增加一定最少少C C、无论长度如何、无论长度如何,斜面越粗糙斜面越粗糙,重力势能增加越多重力势能增加越多D D、几种情况下、几种情况下,重力势能增加一样多重力势能增加一样多D D启导启导 物体重力势能的变化决定于什么力的做物体重力势能的变化决定于什么力的做功？与物体所经的路径和斜面的粗糙程度有关功？与物体所经的路径和斜面的粗糙程度有关吗？吗？7、在在水平地面上铺水平地面上铺n块砖，每块砖的质量均块砖，每块砖的质量均为为m，厚度均为，厚度均为h，如图所示现将砖一块，如图所示现将砖一块一块地竖直叠放起来，砖的重力势能增加多一块地竖直叠放起来，砖的重力势能增加多少？少？分分析：析：解答本
13、题应把握以下三点：解答本题应把握以下三点：(1)把地面上的把地面上的n块砖和直立起来的块砖和直立起来的n块砖分块砖分别看成一个整体别看成一个整体(2)分析整体重心的变化分析整体重心的变化(3)运用做功与势能变化的关系求解运用做功与势能变化的关系求解9、跳跳水运动被称为水运动被称为“空中芭蕾空中芭蕾”，极具观赏性，极具观赏性(如图如图)我们我们国家在跳水运动方面保持着很高的水平，并且对世界跳水国家在跳水运动方面保持着很高的水平，并且对世界跳水运动作出了独特的贡献我国优秀跳水运动员郭晶晶在跳运动作出了独特的贡献我国优秀跳水运动员郭晶晶在跳台跳水时，跳台的高度为台跳水时，跳台的高度为10 m，当她恰
14、好到达最高位置，当她恰好到达最高位置时，重心离跳台的高度约为时，重心离跳台的高度约为2 m；当她下降到手触及水面；当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，这时她的重心离时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，这时她的重心离水面大约是水面大约是1 m入水之后，她的重心能下降到离水面约入水之后，她的重心能下降到离水面约2.5 m处如果她的质量为处如果她的质量为45 kg，以水面为参考面，那么，以水面为参考面，那么她在完成一次跳水的过程中，重力势能最大为多少？最小她在完成一次跳水的过程中，重力势能最大为多少？最小为多少？为多少？(g取取10 m/s2)分分析：析：解答本题应把握以下三点：解答本题应把握以下三点：(1)明确运动员在最高点和最低点时重心的明确运动员在最高点和最低点时重心的位置位置(2)明确参考面为水面明确参考面为水面(3)应用重力势能公式应用重力势能公式Epmgh求解求解 答案：答案：5.4103 J 1.125103 J
