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1、第4节重力势能,（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）水力发电站为什么要修那么高的大坝？,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3050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。,2002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，造成至少人失踪。,雪崩,势能：,相互作用的
2、物体 凭借 “其” 位置 而具有的能量。又称作“位能”,一个新的概念重力势能,探究1:用自己的课本做如下试验,1、与高度有关 2、与质量有关,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：,每一种力做功都对应着一种能量的变化！ 功是能量转化的量度！,猜猜看?,重力势能的大小与物体的质量、物体之间的相对高度在数值上有什么关系呢？,探究2:物体的重力势能与质量和高度有 怎样的定量关系呢?,1、探究方法:,2、探究过程,功和能的关系,从重力做功探究 重力势能的概念,情景体验1:一个质量为m的物体,从高度为h1的位置A竖直向下 运动到
3、高度是h2的位置B,这个过程中重力做的功是多少?,探究结果：WG=mgh1mgh2,情景体验2:一个质量为m的物体,从高度为h1的位置A沿着倾斜 的直线向下运动到高度是h2的位置B,这个过程中重力做的功是 多少?,l,探究结果：WG=mgh1mgh2,情景体验3:如果这个物体沿任意路径从高度为h1的位置A 运动到高度是h2的位置B,这个过程中重力做的功是多少?,探究方法：极限法,重力的功,类型1: 类型2: 类型3:,WGmghmgh1mgh2,WGmgl cosmghmgh1mgh2,WGmgh1mgh2mgh3 mgh mgh1mgh2,1、探究结果：WG=mgh1mgh2,2、探究结论：
4、,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，而跟物体运动的路径无关。重力作正功重力势能增加；重力做负功重力势能减小,看起来，物体所受的重力和它所处的高度的乘积， 是一个具有特殊意义的物理量。这个物理量一方面与 重力所做的功密切相关，另一方面它随着高度的变化 而变化，恰与势能的基本特征一致。,一、重力做功,二、重力势能,1、定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积. 2、表达式：,3、单位：国际单位: 焦耳 ( J )重力势能是标量，无方向，但有正负。 4、重力势能的变化 EP=mgh2-mgh1,Ep=mgh,讨论与交流 （1）假设教学楼每层教室的高度是4m，日光灯的质
5、量是1kg，你们目测我们教室上面的灯有多高？灯的重力势能是多少？四楼的同学觉得我们教室上方的灯有多高？重力势能是多少？ （2）通过上一个问题，请说一说关于重力势能表达式中的“h”，你有什么看法？,三、重力势能的相对性,定义：选取某一水平面，假定物体在这个水平面上时，重力势能为零，这个平面叫做重力势能的“参考平面”，又叫“零势能面”,注意:（1）重力势能表达式中的“h”是相对于参考平面而言的，物体位于同一位置，取不同的参考平面，它的重力势能值可能不同。所以我们说，重力势能具有“相对性”。参考平面的选取是任意的 . (2)物体位于参考平面之上时，重力势能为“正”，位于参考平面之下时，重力势能为负；
6、正负表示大小。,学科网,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=10m/s2),6J,10J,-4J,0,选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同,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=10m/s2),6J,10J,-4J,0,10J,10J,减少10J,减少10J,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,四：重力做功与重力势能的变化,结论1：重力对物体做了多少正功，物体的
7、重力势能就减少多少；重力对物体做了多少负功，重力势能就增加多少；,结论2：物体的重力势能与参考面的选取有关，具有相对性； 重力势能的变化，和重力做功与参考平面的选取无关，是绝对的；,五.重力势能的系统性,严格说来，重力势能是地球和物体所组成的这个物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。 平常所说的“物体”的重力势能，只是一种习惯简化的说法。,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“
8、位能”。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,温馨提示：势能是系统所共有的。,课堂小结,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 二、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 重力做负功，重力势能增加 三、重力势能：地球上的物体具有的与它们相对高度有关的能量。 四、重力势能是相对的 ，正负表示大小。 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参考平面。 五、势能是系统能,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
9、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？,奥运物理,奥运物理,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。,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。请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点。,练一练,课后探究：,研究物体从某一高处自由下落后，插入沙土过程中受到的平均阻力。,方法：让物体A从一定高度处自由落下，并插入沙土中；量出A下落的高度H和进入沙土的深度h(h为物体的长度与物体进入沙土后露出地面部分的高度之差)。,思考： 物体下落时重力势能的减少与物体克服阻力做功有怎样的关系？,
