4.1势能的变化与机械功讲述.pptVIP

第4章 能量守恒与可持续发展 4.1 势能的变化与机械功;2013年的俄罗斯陨石事件震惊全球，图中是2013年 2月15日在俄罗斯车里雅宾斯克拍摄的陨石在空中 留下的轨迹。当日，陨石突袭车里雅宾斯克州，导 致约1200人受伤，近3000座建筑物受损。为何一颗 陨石有这么大的威力呢？;1.知道什么是重力势能。 2.掌握重力做功和重力势能的关系。(重点) 3.探究重力做功的特点，并会通过重力做功讨 论重力势能的变化。; 物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 同学们见过打桩机工作的情景吗？在建筑工地上， 一台台打桩机巍然耸立，重锤在绞车钢丝绳的带动 下上升到一定高度后自由落下，把一根根桩打入地 下。 让我们来观看一段打桩的视频，同时思考几个问题。;重锤下落过程中，重力对重锤做什么功？ 重力做功有什么特点呢？ 重力做功和重力势能的变化有什么关系？;一.研究重力做功跟重力势能变化的关系;重锤的位移;(1)表达式：EP=mgh (2)文字表述：物体的重力势能等于它所受重力和 它的高度的乘积。 (3)单位：焦（耳），符号是J。;2.重力做功跟重力势能的变化;案例分析： 案例 一台打桩机重锤的质量是250kg，重锤在打 桩机顶端时，离地面的高度是20m。 （1）当重锤被钢丝绳拉着从地面匀速上升到打桩 机顶端时，重力对重锤做了多少功？重锤的重力 势能变化了多少？ （2）当钢丝绳松弛，重锤从打桩机顶端自由落到 地面时，重力做了多少功？重锤的重力势能变化 了多少？;解析：（1）重力做功;二.重力做功跟路径无关 重力做功跟物体经过的路径有没有关系呢？ 看课本图4-3，思考：两个质量相同的同学，登上高 为h的阶梯，走楼梯和爬竖梯重力做功是否相同呢？ 如果不是走阶梯而是沿斜面上升h，做功是否有变 化？ 重力做功和运动的路径有关系吗？;解析：爬楼梯可以简化为以下模型;如图，沿斜面上升时设斜面与水平方向的夹角 为 ，斜面长为L，重力对物体做功;结论： 重力做功与运动的路径无关，取决于物体的质 量和初末位置的高度差。 重力势能的大小与参考平面的选择有关，h为物 体到参考平面的高度差。重力做功与参考平面的 选取无关，与高度差有关。;案例分析： 如图是地图上某小山包的等 高线图，a、b、c为山包上的 三个点在地图上的位置。;解析：等高线就是物体与海平面的高度差，所以;（2）若选择100m的等高线所在平面为重力势能参 考平面，质量为55kg的学生在a、b、c位置时的重 力势能是多大？从a位置上升到c位置，重力做了多 少功？;重力做功;三.引力势能和弹性势能 一切受到吸引力或排斥力作用的物体都具有势 能，例如电场中的电荷有势能，组成物质的分子 之间也有势能。 被压缩或拉伸的弹簧能够对外做功，说明它也具 有势能。像这种由于发生弹性形变时具有的势能叫 做弹性势能。 设弹簧的劲度系数为k，弹簧的伸长量或压缩量为 x，则弹簧的弹性势能;1.重力势能：EP=mgh 与参考面的选取有关。选择不同的参考面，结果不 同。 2.重力做功：W=mg△h 与路径无关，与其他外力做功无关，取决于质量 和初末位置的高度差。;3.重力势能和重力做功的关系 W=-△Ep 重力做正功，重力势能减少。 重力做负功，重力势能增加。;1．下面有关重力势能的说法正确的是(　　) A．举得越高的物体，具有的重力势能就越大 B．质量越大的物体，具有的重力势能就越大 C．物体的重力势能可能小于零 D．物体的重力势能不可能为零;2.物体在运动过程中，克服重力做功50J，则（ ） A.重力做功为50J B.物体的重力势能一定增加了50J C.物体的重力势能为50J D.重力做了50J的负功 解析：克服重力做功50J即重力做了50J负功，而重 力势能的变化量等于重力做功的负值，所以重力势 能增加了50J。;3.沿高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面 向上拉同一个物体到顶端，在下列说法中正确的是 （ ） A.沿坡度小，长度大的斜面上升克服重力做的功多 B.沿坡度大，粗糙程度大的斜面上升克服重力做的 功多 C.沿长度大，粗糙程度大的斜面上升克服重力做的 功多 D.以上几种情况下克服重力所做的功一样多 解析：重力做功和路径无关，与其他外力无关。;4.桌子到地面的高度为0.8m，在桌面上方高 0.2m处有一质量为1kg的小球，则该球的重力势 能为（ ） A.8J B.10J C.2J D.不能确定 解析：重力势能具有相对性，与参考平面的选 择有关，题目没有明确参考平面，所以不能确 定重力势能的大小。;5.（2012·上海高考）质量相等的均质柔软细绳A、 B平放于水平地面，绳