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第五节重力势能第七章机械能执教者:院桥中学辛仕群五、重力势能重力势能相对性重力势能概念重力做功特点上述各种现象从能量角度来看有什么共同之处？牛顿与苹果一、重力势能:物体由于被举高而具有的能量实验研究模拟“打桩机”结论:物体所具有的重力势能与质量、高度有关；物体被举得越高，质量越大，所具有的重力势能就越大。钉被钉进去的深度做功本领的大小物体具有能量的大小(重力势能)高度H1H2木块铁块重物铁钉问题1:这些物体重力势能的大小与那些因素有关呢？猜想?物理情景设计设一个质量为m的物体从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，讨论重力做功与重力势能变化的关系。结论：重力势能表达式EP=mgh单位：焦耳（Ｊ）1Kg.m/s2.m=1N.m=1Ｊhm标量状态量问题2：我们怎样来定量的描述物体的重力势能呢？Ep=mgh问题3、重力势能中的高度如何确定呢？关键是参考点的选择高度差与参考点的选择无关相对高度绝对高度（海拔）？？？结论:高度具有相对性，所以重力势能也具有相对性。研究问题时我们必须选定一个水平面，假定这个水平面的高度为零，重力势能也为零，这个水平面叫参考平面，也叫零势能面。通常我们选择地面为参考平面。练习：选地面为参考平面A重力势能B重力势能AB势能差A到B重力做功B到A重力做功选桌面为参考平面A重力势能B重力势能AB势能差A到B重力做功B到A重力做功mg(h1+h2)mgh2mgh1mgh1-mgh1mgh10mgh1mgh1-mgh1ABCh1h2mmgh1mgh1分析归纳：重力势能具有相对性。选择不同的参考平面，物体的重力势能不同。但重力势能的差值与参考平面的选择无关。在参考平面上方的物体的重力势能为正值，在参考平面下方的物体的重力势能为负值。重力势能的正负表示大小。重力势能与重力做功的关系：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。重力势能的变化等于重力所做的功。注意！重力势能的变化与作用在物体上的其它力做功没有直接关系。讨论：重力做功的特点问题4：同样的人沿不同路径从滑梯上端到下端，请判断重力做功情况？研究方法理论证明重力做功的特点hmθLh1h2h3h4WG=mghWG=mgLsinθ=mghWG=mgh1+mgh2+mgh3+mgh4=mgh结论：重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关。利用超导材料和科学技术可以实现磁悬浮。若磁悬浮列车的质量为20t，因磁场间的相互作用而浮起的高度为100mm，则该过程中磁悬浮列车增加的重力势能是（）A、20JB、200JC、2.0x104JD、2.0X107JC１、教学楼是广大学子成材的乐园。当同学沿楼梯上楼时，重力对他做——-——功，他的重力势能——-—；当他沿楼梯下楼时，重力对他做————功，他的重力势能————。当一位同学从某一位置沿不同楼梯到某一指定位置的过程中，重力对他所做的功是————（填“不同”或“相同”）的。负增加正减少相同2、如图所示，当质量为m的物体分别处于位置A、B和D点时，它的重力势能为多大？设A点离地面的高度为h，B点在地面上，D点在地面以下深度为d的地方。解题时，为方便起见，我们常选物体在最低点的位置作为重力势能的零点。3、(2001年上海高考题)随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。下图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点。？？？图示的两种情况中物体的势能是增大，变小，还是不变？一个盛水袋，某人从侧面推袋壁使它变形。一根自由悬挂的链条，有人将它的中点下拉，使它成两条直线形状。课后探究：研究物体从某一高处自由下落后，插入沙土过程中受到的平均阻力。方法：让物体A从一定高度处自由落下，并插入沙土中；量出A下落的高度H和进入沙土的深度h(h为物体的长度与物体进入沙土后露出地面部分的高度之差)。Am=?思考：物体下落时重力势能的减少与物体克服阻力做功有怎样的关系？