高中4.重力势能示范课ppt课件

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我们在初中学过，物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能．(如图所示)怎样定量地表示物体重力势能的大小呢？
1．高处有一块巨大的石头摇摇欲坠如图所示，在它的下面你可能会感到胆怯．这是因为________________________，当它下落时会将__________________，可能对你造成伤害．物体由于位于高处而具有的能叫做________．
2．物体的高度发生变化时，__________.物体被举高时，重力做________．3．用无限分割的方法可以证明，物体运动时重力做的功只跟它的________和________的位置有关，而跟物体________无关．
4．物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫做________．在如下图所示中若取井中水面为参考面，则地面上物体的重力势能________，井底物体的重力势能________．
答案：1.被举高的物体具有势能　对外做功　重力势能2．重力要做功　负功3．起点　终点　运动的路径4．参考平面；为正值；为负值
(1)重力的功与路径无关，只与它的起点和终点的位置有关．(2)计算式：WG＝mgh1－mgh2.
设想你要从某座高楼的第17层下到第8层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下(如图)．两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？答案：相等
(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：Ep＝mgh(3)单位：焦耳(J)(4)重力势能是标量
(5)选不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的．在参考平面的物体，Ep＝0在参考平面上方的物体，Ep>0在参考平面下方的物体，Ep<0(6)重力势能是物体和地球组成的系统所共有的.
特别提醒：(1)Ep＝mgh，h表示物体重心相对零参考面的高度．(2)某一过程重力势能的变化与零参考面的选择无关．
成语“水滴石穿”的意思是长时间从高处落下的水滴能够把石头穿透(如图所示)，请你从物理学的角度解释这一现象．答案：高处的水滴具有重力势能，长时间滴下对石头做功，最终将石头穿透.
重力对物体所做的功，等于物体重力势能变化量的负值，即WG＝－ΔEP(1)重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减少多少．(2)重力对物体做多少负功，物体的重力势能就增加多少．
特别提醒：(1)利用重力做功与重力势能改变的关系可以方便地求出重力所做的功，而不必考虑物体的具体运动路径．(2)重力做功的过程是重力势能和其他形式的能量相互转化的过程，在这一过程中，重力做的功量度了重力势能的改变．
为什么要引入重力势能这个概念？解析：重力势能EP＝mgh，m、g、h分别为物体的质量、重力加速度和物体所处位置相对于参考面的高度．重力势能的引入与重力有关，重力有个特点：重力对物体做功时，与物体的路径无关，只与物体的起点和终点有关，起点和终点为物体的位置，自然重力做功与物体相对位置具有单一的对应关系(即单值函数关系)．重力对物体所做的功总是等于物体的mgh的增量的负值，即
WG＝－(mgh2－mgh1)上式说明当重力做正功时，重力势能减小，ΔEP为负值．mgh便反映了位置状态量，因此便引入重力势能(EP)这一量来描述物体的位置状态量．EP＝mgh.
点评：除了重力势能，还有其他形式的势能，任何形式的势能，都是相应的物体系统由于其中各物体之间，或物体内的各部分之间存在相互作用(力)而具有的能，是由各物体的相对位置决定的．例如，分子之间由于存在相互作用而具有势能，叫做分子势能，由分子间的相对位置决定；电荷之间由于存在相互作用而具有势能，叫做电势能，由电荷间相对位置决定．
下列关于重力势能的说法中正确的是(　　)①重力势能是物体和地球共同具有的，而不是物体单独具有的②在同一高度，将同一物体以v0向不同方向抛出，落地时物体减少的重力势能一定相等③重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功④在地面上的物体，它的重力势能一定为零A．①②　　B．③④　　C．①③　　D．②④
答案：A解析：重力势能是物体与地球共有的，同一物体的重力势能，仅与物体所处的位置有关，重力势能的变化，仅与物体位置的变化有关，而与路径无关．物体的重力势能是相对于零势能参考平面而言的．重力势能为零的物体，也可能具有动能而对物体做功．故正确答案为A.
在地面上平铺n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，若将砖一块一块竖直叠放起来，至少要做多少功？
解析：把砖由平放在地面上到把它们一块块地叠放起来，所做的功至少等于砖所增加的重力势能．可用归纳法和整体法两种方法求解．方法一：(归纳法)第一块砖增加的重力势能为0第2块砖增加的重力势能为mgh第3块砖增加的重力势能为2mgh……第n块砖增加的重力势能为(n－1)mgh.则n块砖共增加的重力势能为
点评：归纳法容易想到，但较繁琐；整体法显然比较简单，但不容易想到．
运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是(　　)
A．阻力对系统始终做负功B．系统受到的合外力始终向下C．加速下降时，重力做功大于系统重力势能的减小量D．任意相等的时间内重力做的功相等
答案：A解析：下降过程中，阻力始终与运动方向相反，做负功，A对；加速下降时合力向下，减速下降时合力向上，B错；下降时重力做功等于重力势能减少，C错；由于任意相等的时间内下落的位移不等，所以，任意相等时间内重力做的功不等，D错．故选A.
如图所示，一条铁链长为2m，质量为10kg，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，物体克服重力做功为多少？
答案：100J点评：本题求物体克服重力做的功，在整个过程中，做功的重力是变化的，所以不能直接套用功的公式．而通过分析始、末状态重力势能的变化求出，这种解法既简捷又科学，希望同学们逐渐形成应用功能关系解题的思路．
如图所示，质量为m、长为L的均匀链条的一半位于光滑水平桌面上，另一半悬挂在桌子边上，如果取桌面为参考平面，则此时链条的重力势能为________，如果在链条左端加拉力缓慢地把悬挂在桌子边的链条拉到桌面上，拉力做功为________．
水力发电站中，水是利用什么能来发电的？要使水电站的发电量尽可能大些，该如何选择坝址？
解析：水力发电站是利用水的重力势能转化成动能，动能又通过水轮机发电转化成电能来发电的．为了使水电站的发电量尽可能大些，坝址应建在河流的峡谷区，这样主要是为了提高水位，增大重力势能，而且工程量小，耗资少．例如：三峡水电站、小丰满水电站等．点评：此题是通过实例来分析能量转换的，所以重力势能的概念是很重要的．