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1、第2节 重力势能 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3050m的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约500 t、速度达到20km/s，爆炸力相当于20000 t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1245m、平均深度达180m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。第2节 重力势能 当一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量 由于重力做功使得从高空掉下来的物体具有巨大能量。我们把这种由于被举高而具有的能量叫重力势能第2节 重力势能确定前先要选取参考平面。第2节 重力势能一、重力势
2、能物体由于被举高而具有的能量1.定义：2.表达式：Ep=mgh4.标矢性：3.单位：标量焦耳 J注意:Ep是个相对值，h1=0.4mh2=0.4mABEpA=EpB=参考平面m=1kg4J-4J参考平面EpA=8JEpB=0JEp有正负，表示大小。Ep减=EpA-EpB=8JEp减=EpA-EpB=8JEp为物体和地球共同拥有Ep的变化量和参考平面无关Ep的变化量与什么有关？2.只与初末位置的高度差有关。二、重力做功ABmgmgmghWG2=sWG1=mghWG3=L=mghmghmgscosmgLcos1.重力做功与路径无关。一、重力势能第2节 重力势能三、重力做功与重力势能的关系1.重力做
3、正功，重力势能减小。2.重力做负功，重力势能增加。3.重力做的功等于ABmghAhhBWG=mgh=mg(hA-hB)=mghA-mghB=EPA-EPB重力势能的减少量。WG=EP初-EP末=-EPEPAEPB=EP减例1：一实心的正方体铁块与一实心的正方体木块质量相等，将它们放在水平地面上，下列结论正确的是(以水平地面为零势能面)()A.铁块的重力势能大于木块的重力势能B.铁块的重力势能小于木块的重力势能C.铁块的重力势能等于木块的重力势能D.上述三种情况都有可能B例2：如图2所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h。如果工人将砖一块一块地叠放起来，那么人至少做功()B
4、B例3：如图6所示，有一质量为m、长为L的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，以斜面顶点为重力势能零点，求：(1)开始时和链条刚好从右侧面全部滑出斜面时重力势能各多大？(2)此过程中重力做了多少功。发生形变的竹竿能够对人做功发生形变的弹簧对球做功发生形变的物体能够对外做功发生形变的物体具有能量原长F弹第2节 重力势能地球地球G相互作用的弹簧和小球间也存在着某种势能：原长相互作用的地球和物体之间存在重力势能F弹弹性势能第2节 重力势能发生弹性形变的物体拥有的一种势能四、弹性势能1.定义：2.弹簧的弹性势能相关因数：劲度系
5、数k形变量x原长F弹3.弹性势能与弹力做功的关系：第2节 重力势能弹力做负功，EP增加。弹力做正功，EP减小。弹力做的功，等于EP的减小量原长F弹W弹=EP初-EP末=EP减=-EP4.表达式：W手=EP3.弹性势能与弹力做功的关系：=F lcosa?EPEP=WF FF弹簧弹性势能如何表达呢?=?F1、F2、F3 在各小段上,弹力可近似是不变的:把弹簧做功的过程分成很多小段:l1,l2,l3 W弹F1 l1F2 l2F3l3l l1 1 l l2 2 l l3 3 积分思想=Fx012kl.l12kl2=缓慢拉伸缓慢拉伸l lkl微分思想lkl12kx2EP=5.变力做功的求法微元法平均值法
6、图像法：力-位移图像所围的面积为力所做的功：WF=F l=0+kl2l=21k l2Fx0lkl4.表达式：3.弹性势能与弹力做功的关系：精典示例例4 通过探究得到弹性势能的表达式为Ep kx2，式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长(或缩短)的长度。请利用弹性势能的表达式计算下列问题：放在地面上的物体上端系在劲度系数k400 N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图2所示。手拉绳子的另一端，当往下拉0.1 m时，物体开始离开地面，继续拉绳，使物体缓慢升高到离地h0.5 m高处，如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦，求拉力所做的功以及弹簧的弹性势能。图图2答案22 J2 J针对训练1(
7、多选)(2017日照高一检测)如图所示，弹簧的一端固定在墙上，另一端在水平力F作用下缓慢拉伸了x。关于拉力F、弹性势能Ep随伸长量x的变化图象正确的是()AD精典示例例2 弹簧原长为l0，劲度系数为k。用力把它拉到伸长量为l，拉力所做的功为W1；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限度内再伸长l，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W2。试求：(1)W1与W2的比值；(2)对应的弹性势能Ep1与Ep2之比。针对训练2(2017黄冈高一检测)如图5所示，质量相等的两木块间连有一弹簧。今用力F缓慢向上提A，直到B恰好离开地面。开始时物体A静止在弹簧上面，设开始时弹簧弹性势能为Ep1，B刚要离开地面时，弹簧的弹性势能为Ep2，则关于Ep1、Ep2大小关系及弹性势能变化量Ep的说法中正确的是()A.Ep1Ep2 B.Ep1Ep2 C.Ep0D.Ep0A
