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1、4 重力势能一一. 新课引入新课引入重力势能重力势能陨陨石石坑坑 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，一颗直径约为万年前，一颗直径约为3050米的铁质流星撞击米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到万千克、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，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炸在地面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，坑中
2、可以安放下米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，个足球场，四周的看台则能容纳四周的看台则能容纳200多万观众。多万观众。 美国美国内华内华达州达州亚利亚利桑那桑那一一. 新课引入新课引入重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能量一一. 新课引入新课引入二二. 重力做功重力做功重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能量物体竖直下落物体竖直下落AhBm物体沿斜线运动物体沿斜线运动AChmL物体竖直下落物体竖直下落AhBm物体沿斜线运动物体沿斜线运动AChmL物体竖直下落物体竖直下落AhBm物体沿斜线运动物体沿斜线运动AChmL物体竖直下落物体竖直下落AhBm物体沿斜线运动物体沿斜线运动ACh
3、mL物体沿曲线运动物体沿曲线运动h1h2h3AChAh 1mL Lh1h2物体沿曲线运动物体沿曲线运动h1h2h3AChAh 1mL Lh1h2物体沿曲线运动物体沿曲线运动h1h2h3AChAh 1mL Lh1h2= mgh1物体沿曲线运动物体沿曲线运动h1h2h3AChAh 1mL Lh1h2= mgh1物体沿曲线运动物体沿曲线运动h1h2h3AChAh 1mL Lh1h2= mgh1物体沿曲线运动物体沿曲线运动h1h2h3AChAh 1mL Lh1h2=mgh1+mg h2+mg h3+= mgh1物体沿曲线运动物体沿曲线运动h1h2h3AChAh 1mL Lh1h2=mgh1+mg h2
4、+mg h3+=mg（ h1+ h2+ h3+）= mgh1物体沿曲线运动物体沿曲线运动h1h2h3AChAh 1mL Lh1h2=mgh1+mg h2+mg h3+=mg（ h1+ h2+ h3+）= mgh1 重力做功与路径重力做功与路径无关无关, ,只跟始末位置的只跟始末位置的高度差有关高度差有关重力做功的特点：物体从物体从A落到落到B的过程中的过程中,重力做功重力做功hh2h1AB 可见可见, ,重力做的功等于重力做的功等于“mgh”这这个量的变化个量的变化. .在物理学中，在物理学中， “mghmgh”是一个是一个由特殊意义的物理量由特殊意义的物理量. .就用这个物理量表就用这个物理
5、量表示物体的重力势能。示物体的重力势能。一一. 新课引入新课引入二二. 重力做功重力做功三三. 重力势能表达式重力势能表达式 Ep = mgh重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能量重力势能的表达式重力势能的表达式 Ep = mghm 物体的质量，单位：千克（物体的质量，单位：千克（kg）Ep 物体的重力势能，单位：焦（物体的重力势能，单位：焦（J）g 重力加速度，单位：米秒重力加速度，单位：米秒2（ms2）h 物体的高度，单位：米（物体的高度，单位：米（m） 即：物体的重力势能等于物体的重量即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积和它的高度的乘积一一. 新课引入新课引入二二. 重力
6、做功重力做功三三. 重力势能表达式重力势能表达式 Ep = mgh1. 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重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能量WG = Ep1 - Ep2 WG = Ep1 - Ep2 重力做功重力做功WG(正、负）正、负）重力势能重力势能EP（增加、减少）（增加、减少）重力做功和重力势重力做功和重力势能变化的关系能变化的关系物体物体上升上升物体物体下降下降WG = Ep1 - Ep2 重力做功重力做功WG(正、负）正、负）重力势能重力势能EP（增加、减少）（增加、减少）重力做功和重力势重力做功和重力势能变化的关系能变化的关系物体物体上升上升物体物体
7、下降下降负负WG = Ep1 - Ep2 重力做功重力做功WG(正、负）正、负）重力势能重力势能EP（增加、减少）（增加、减少）重力做功和重力势重力做功和重力势能变化的关系能变化的关系物体物体上升上升物体物体下降下降负负增增 加加WG = Ep1 - Ep2 重力做功重力做功WG(正、负）正、负）重力势能重力势能EP（增加、减少）（增加、减少）重力做功和重力势重力做功和重力势能变化的关系能变化的关系物体物体上升上升物体物体下降下降负负增增 加加物体克服重力物体克服重力做的功做的功等于等于重重力势能的增加力势能的增加WG = Ep1 - Ep2 重力做功重力做功WG(正、负）正、负）重力势能重力
8、势能EP（增加、减少）（增加、减少）重力做功和重力势重力做功和重力势能变化的关系能变化的关系物体物体上升上升物体物体下降下降正正负负增增 加加物体克服重力物体克服重力做的功做的功等于等于重重力势能的增加力势能的增加WG = Ep1 - Ep2 重力做功重力做功WG(正、负）正、负）重力势能重力势能EP（增加、减少）（增加、减少）重力做功和重力势重力做功和重力势能变化的关系能变化的关系物体物体上升上升物体物体下降下降正正负负减减 少少增增 加加物体克服重力物体克服重力做的功做的功等于等于重重力势能的增加力势能的增加WG = Ep1 - Ep2 重力做功重力做功WG(正、负）正、负）重力势能重力势
9、能EP（增加、减少）（增加、减少）重力做功和重力势重力做功和重力势能变化的关系能变化的关系物体物体上升上升物体物体下降下降正正负负减减 少少增增 加加重力做的功重力做的功等于等于重力势能的减少重力势能的减少物体克服重力物体克服重力做的功做的功等于等于重重力势能的增加力势能的增加重力做功与路径无关重力做功与路径无关一质量为一质量为5kg的小球从的小球从5m高处下落高处下落, 碰撞碰撞地面后弹起地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低每次弹起的高度比下落高度低1m, 求求:小球从下落到停在地面的过程中重力小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功一共做了多少功? (g=9.8m/s2)解解:
10、: 小球下落高度为小球下落高度为5mJJwG =mgh重力做功与路径无关重力做功与路径无关一质量为一质量为5kg的小球从的小球从5m高处下落高处下落, 碰撞碰撞地面后弹起地面后弹起, 每次弹起的高度比下落高度低每次弹起的高度比下落高度低1m, 求求:小球从下落到停在地面的过程中重力小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功一共做了多少功? (g=9.8m/s2)解解: : 小球下落高度为小球下落高度为5mJJEp1-Ep2 = mgh1-mgh2wG =mghJJ一一. 新课引入新课引入二二. 重力做功重力做功三三. 重力势能表达式重力势能表达式 Ep = mgh1. 重力做功与重力势能变
11、化的关系重力做功与重力势能变化的关系2. 势能的相对性（高度的相对性）势能的相对性（高度的相对性）重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能量需要先选定参考平面需要先选定参考平面 在参考面上方的物体的高度是正在参考面上方的物体的高度是正 值，重力势能也是正值；值，重力势能也是正值；需要先选定参考平面 在参考面下方的物体的高度是负在参考面下方的物体的高度是负 值，重力势能也是负值。值，重力势能也是负值。 在参考面上方的物体的高度是正在参考面上方的物体的高度是正 值，重力势能也是正值；值，重力势能也是正值；需要先选定参考平面 在参考面下方的物体的高度是负在参考面下方的物体的高度是负 值，重力势能也是
12、负值。值，重力势能也是负值。 在参考面上方的物体的高度是正在参考面上方的物体的高度是正 值，重力势能也是正值；值，重力势能也是正值；势能是标量势能是标量+ +、表示大小表示大小需要先选定参考平面 在参考面下方的物体的高度是负在参考面下方的物体的高度是负 值，重力势能也是负值。值，重力势能也是负值。 参考平面的选取是任意的参考平面的选取是任意的 . 在参考面上方的物体的高度是正在参考面上方的物体的高度是正 值，重力势能也是正值；值，重力势能也是正值；势能是标量势能是标量+ +、表示大小表示大小h1h2AB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
13、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=9.8m/s2)h1h2AB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=9.8m/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例：例： 如图，质量如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上的
14、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=9.8m/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5.88Jh1h2AB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=9.8m/s2)参考参考平面平面小球在小球在A
15、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5.88J-3.92Jh1h2AB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=9.8m/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5.88J
16、9.8Jh1h2AB-3.92J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=9.8m/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5.88J9.8J0h1h2AB-3.92J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，
17、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=9.8m/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5.88J9.8J0选取不同的参考平面选取不同的参考平面,物体的重力物体的重力势能的数值不同势能的数值不同h1h2AB-3.92J例：例： 如图，质量如图，质量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=9.
18、8m/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5.88J09.8J9.8Jh1h2AB-3.92J9.8J例：例： 如图，质量如图，质量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=9.8m/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
19、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5.88J9.8J09.8J9.8J9.8J9.8Jh1h2AB-3.92J例：例： 如图，质量如图，质量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=9.8m/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选取不同的参考平面选取不同的参考平面,物体的重力物体的重力势能的数值不同势能的数值不同对一个确定的过程，对一个确定的过程，WG和和EP与与参考面的选择无关参考面的选择无关5.88J9.8J09.8J9.8J9.8J9.8Jh1h2AB-3.92J一一. 新课引入新课引入二二. 重力做功重力做功三三. 重力势能表达式重力势能表达式 Ep = mgh1. 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2. 势能的相对性（高度的相对性）势能的相对性（高度的相对性）3. 势能的系统性势能的系统性重力势能重力势能物体由于被举高而具有的能量问题与练习：教材P61-62
