第4节 重力势能

返回,应用创新演练,理解教材新知,把握热点考向,考向一,考向二,随堂基础巩固,第,七章,机械能守恒定律,课时跟踪训练,知识点一,知识点二,第,4,节,重力势能,1.,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。,2,重力势能的表达式为,E,p,mgh,，重力势能是,标量，但重力势能有正负，重力势能为负值时，说明物体在零势能面下方。,3,重力势能具有相对性和系统性，但重力势能的变化量,具有绝对性，重力做功与重力势能的关系为,W,G,E,p1,E,p2,。,1,重力做功的特点,(1),只跟物体运动的,和,的位置有关，而跟物体运动的,无关。,(2),物体下降时重力做,，物体被举高时重力做,。,2,重力做功的表达式,W,G,，其中,h,1,、,h,2,分别表示物体起点和终点的高度。,起点,终点,路径,正功,负功,mgh,1,mgh,2,科目一考试,2016,年科目一模拟考试题,科目二考试,2016,年科目二考试技巧、考试内容、考试视频,重点诠释,图,7,4,1,沿路径，我们可以把整个路径分成许多很短的间隔，每小段曲线的长度都很小，它近似可以看成是一段倾斜的直线，设每小段的高度差为,h,1,、,h,2,、,h,3,、,整个路径重力所做的功等于每小段上重力所做功的代数和,W,总,mg,h,1,mg,h,2,mgh,。,2,重力做功特点,重力做功的特点可以推广到任一恒力做功，即恒力做功特点为：与具体路径无关，只与初末两个位置有关，恒力做的功等于力与沿着力方向的位移的乘积。,1,沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面将同,一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是,(,),A,沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多,B,沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动的物体克服重力做,功多,C,沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动的物体克服重力做,功多,D,不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做功相同,解析：,重力做功只与物体初、末位置的高度差有关，与其运动路径、运动方式均无关，故,D,正确。,答案：,D,自学教材,1,重力势能,(1),特点：与物体相对地球的,有关。,(2),大小：等于物体所受重力与所处,的乘积，表达式为,E,p,。,(3),单位：,，与功的单位相同。,(4),重力做功与重力势能变化的关系：,W,G,。,位置,(,或高度,),高度,mgh,焦耳,E,p1,E,p2,(5),当物体从高处运动到低处时，重力做,，重力势能,，即,W,G,0,，,E,p1,E,p2,。,(6),当物体由低处运动到高处时，重力做,，重力势能,，即,W,G,0,，,E,p1,E,p2,。重力做负功也叫做,。,正功,减小,增加,负功,物体,克服重力做功,2,重力势能的特性,(1),相对性：重力势能总是相对选定的,而言的。,(,该平面常称为零势能面,),(2),标矢性：重力势能为,，其正负表示重力势能大小。物体在参考平面上方时，重力势能为,值，在参考平面下方时，重力势能为,值。,(3),系统性：重力势能是,与,所组成的系统共有的。,参考平面,标量,正,负,地球,物体,1,对重力势能的理解,(1),因为,E,p,mgh,，高度,h,的相对性,决定了重力势能具有相对性，例如计算,放在桌子上的物体具有多大的重力势能,时，可能有不同的结果。如图,7,4,2,所示，若选择桌面为参考面，物体的重力势能为零；选择地面为参考面，物体的重力势能为正值；选择桌面上方的某一高度为参考面，物体的重力势能为负值。,图,7,4,2,重点诠释,(2),重力是地球与物体相互吸引引起的，如果没有地球对物体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所以重力势能是这个系统共同具有的，平时所说的,“,物体,”,的重力势能只是一种简化的说法。,(3),物体的重力势能为负值表示物体的重力势能比在参考面上时具有的重力势能要少，这跟用正负表示温度高低是相似的。,概念,比较项目,重力做功,重力势能,特点,只与初、末位置的高度差有关，与路径及参考平面的选择无关,与参考平面的选择有关，同一位置的物体，选择不同的参考平面会有不同值,过程量,状态量,联系,重力做功过程是重力势能改变的过程，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加。且重力做了多少功，重力势能就改变多少，即,W,G,E,p1,E,p2,E,p,特别提醒,(1),重力做功是重力势能变化的原因，重力做的功与重力势能的变化量为等值关系，两者均与参考面的选择无关。,(2),重力势能的变化只取决于物体的重力所做功的情况，与物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关。,例,1,金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它的主体建筑为地上,101,层，地下,3,层，高,420.5 m,，距地面,341 m,的第,88,层为国内迄今最高的观光层，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底，若该层有一质量为,60 kg,的游客,(,g,取,10 m/s,2,),：,(1),求以地面为参考平面时游客的重力势能；,(2),求以第,88,层为参考平面时游客的重力势能；,(3),若以,420.5 m,的楼顶为参考平面，该游客乘电梯从地面上升到,88,层，需克服重力做多少功？,(,保留两位有效数字,),