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第八章 第2节
重力势能
01
02
03
目录
重力做的功
重力势能
问题与思考
04
总结提升
第一部分：问题与思考
一、认识自然
当山坡积雪内部的内聚力抗拒不了它所受到的重力拉引时，便向下滑动，引起大量雪体崩塌的自然现象叫雪崩。
雪 崩
雪崩对登山者、当地居民和旅游者是一种很严重的威胁。
这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的流星撞击地面的结果。这颗铁质流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克TNT，据说，坑中可以安放下20个足球场。
美国内华达州亚利桑那陨石坑
二、陨石的冲击力
三、鸡蛋的威力
为什么雪崩能造成很大的危害？为什么陨石能撞击出很大的坑？为何要拒绝高空抛物？水力发电站为什么要修建很高的大坝？
四、问题与思考
第二部分：重力做的功
一、问题与思考
初中我们已经定性地学习了重力势能，物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。
这一节我们来进一步定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？
二、感受重力势能
2.一个7.5kg的铅球从离手10cm落下和从离手1m处落下，你会有什么感受
猜想:重力势能的大小可能与哪些因素有关呢
物体的重量G
1.在天花板上, 用细线悬挂一个乒乓球,你会有何感觉？
高度不变，若用这根线悬挂的是7.5kg的铅球呢
物体的高度h
三、情景分析1
物体竖直下落（ A 到 B）
A
h
B
h1
h2
WG=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
四、情景分析2
A
C
h
θ
L
h1
h2
WG=mgLcos θ
=mgh
=mg(h1－h2)
=mgh1－mgh2
物体沿斜线运动（ A 到 C）
物体沿曲线运动 （ A 到 C）
A
△h 1
θ
l
Δh1
Δh2
Δh3
A
C
h
h1
h2
五、情景分析1
六、重力做功的特点
三种情形重力做的功均为
WG＝mgh=mgh1－mgh2
分析表明，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。功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积mgh1与跟终点高度的乘积mgh2两者之差。
第三部分：重力势能
一、重力做功
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关。
可见,物体所受的重力 mg与它所处的位置的高度h的乘积 mgh 一定具有特殊的意义。
物理上把 mgh 就叫作物体的重力势能。
二、重力势能
1.概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
3.国际单位：焦耳(J) 1kg·m/s2·m=1N·m=1J
2.大小：
Ep=mgh
4.重力势能是标量，状态量。
三、重力做功与重力势能的关系
WG＝EP初－EP末 = －△Ep
1.当物体由高处向低处运动时：重力做正功，即WG＞０，EP初＞EP末 重力势能减小，且减少的重力势能等于重力做的正功。
2.当物体由低处向高处运动时：重力做负功，即WG＜０，EP初＜EP末 重力势能增大,且增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。
重力做功对应着重力势能的变化
WG＝mgh=mgh1－mgh2
四、重力势能的相对性
1.参考平面：
人为选定的高度定为零水平面。
说明：
（1）在参考平面上，物体的重力势能为零(又称零势能面)。
（2）重力势能具有相对性，计算时必须事先选定参考平面。
（3）参考平面的选取是任意的，视问题处理方便为原则；
通常选择地面或最低点为参考平面。
2.重力势能是标量，但有正负，且正负表示大小。
（1）若物体在参考面，h=0故Ep=0
（2）若物体在参考面上方，则h＞0为正值，Ep也是正值；
（3）若物体在参考面下方，则h＜0为负值，Ep也是负值；
四、重力势能的相对性
五、重力势能的系统性
物体重力势能与重力做功密切相关，而重力是地球与物体间的相互作用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，重力势能是物体与地球所组成的“系统”所共有的。平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。
物体说：重力势能是我自己的！
地球说：朋友这是咱们俩的！
参考平面 小球在A点重力势能 小球在B点重力势能 下落过程小球重力做功 下落过程小球重力势能变化量
桌面
地面
6J
10J
-4J
0
10J
10J
-10J
-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与参考平面的选择无关。
△Ep的绝对性
六、重力势能的绝对性
第四部分：总结提升
课堂小结
LOREM IPSUM DOLOR SIT AMET, CONSECTETUR ADIPISICING ELIT, SED DO EIUSMOD TEMPOR INCIDIDUNT UT LABORE ET DOLORE MAGNA ALIQUA. UT ENIM AD MINIM VENIAM
重力
做功
重力
势能
重力势能
的性质
与路径无关，只与起点和终点的竖直高度差有关
WG = EP初 - EP末
1.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。
2.重力势能是地球与物体组成“系统”所共有的。
Ep=mgh
课堂练习
【练习1】如图所示，质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的五分之三，她在1 min内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3 m，则她每次坐起克服重力做的功W和仰卧起坐的功率P约为（　　）
A．W=150 J，P=125 W
B．W=150 J，P=250 W
C．W=90 J，P=75 W
D．W=90 J，P=150 W
【参考答案】C
课堂练习
【练习2】如图所示，一物体从A点出发，分别沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的B、C、D三点。关于重力的做功情况，下列说法正确的是（　　）
A．沿AB面滑下时，重力做功最多
B．沿AC面滑下时，重力做功最多
C．沿AD抛物线运动时，重力做功最多
D．三种情况下运动时，重力做的功相等
【参考答案】D
课堂练习
【练习3】西双湖风景区内的十七孔桥（如图甲）是除水晶塔之外的又一标志性建筑，它不仅是南北两湖的分界点，更是联系东西两方景区的交通要冲，其模型可简化为图乙、已知孔桥的拱高为h，A、B两点在同一水平面上、一游客在由A点运动到B点的过程中，以下说法正确的是（　　）
A．游客的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功
B．游客的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功
C．游客的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功
D．游客在整个运动过程中重力做的总功不为零
【参考答案】C
课堂练习
【练习4】如图所示，质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。现用水平向左的力F拉动轻绳的中点O，使物体静止于图示位置，此时力F的大小小于mg。若保持力F的大小不变，沿顺时针方向缓慢转动力F到竖直向上的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．OA段轻绳的张力FOA逐渐变大
B．物体受到的合力增大
C．轻绳中点O的位置升高
D．物体的重力势能相比初始状态减少
【参考答案】D
课堂练习
【练习5】如图是可爱的毛毛虫外出觅食的示意图，缓慢经过一边长为 L 的等边三角形山丘，已知其身长为3 L，总质量为m，如图其头部刚到达最高点，假设毛毛虫能一直贴着山丘前行，则从其头部刚到山顶到头部刚到山丘底端的过程中毛毛虫的重力势能变化量为（　 ）
A． mgL B． mgL
C． mgL D． mgL
【参考答案】B
课堂练习
【练习6】福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图（a）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约50m的圆形廊道连接。若将质量为100kg的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处，再用100s沿廊道运送到N处，如图（c）所示。重力加速度大小取10m/s2，则（　　）
A．该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，
克服重力所做的功为5400J
B．该物资从M处被运送到N处的过程中，
克服重力所做的功为78500J
C．从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为78.5m
D．从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为0.5m/s
【参考答案】A
课堂练习
THANKS
THANKS
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