1.關于重力勢能的理解,下列說法正確的是 A.重力勢能是一個定值 B.當重力對物體做正功時,物體的重力勢能減少 C.放在地面上的物體,它的重力勢能一定等于0 D.重力勢能是物體和地球共有的,而不是物體單獨具有的
3.重力做功和重力勢能改變的關系
(1)重力勢能的改變量只與重力做功有關,跟物體做什么運動以及是否同時還有其他作用力(如牽引力,阻力等)的存在無關。
(2)重力對物體做多少正功,物體的重力勢能就減小多少;重力對物體做多少負功,物體的重力勢能就增加多少.即:
WG= EP1-EP2=-(EP2-EP1),或 WG=-△EP。
(2)重力勢能的變化量與零重力勢能面的選取無關.
例4 質量為100g的球從1.8m的高處落到水平面上,又彈回到1.25m的高度.在整個過程中重力對物體做的功是多少?球的重力勢能改變了多少?
解析:重力做功與路徑無關.整個過程中重力做功WG
WG=Gh=mg(h2-h1)=0.1×9.8×(1.8-1.25)=0.54J
重力對物體做正功,球重力勢能的減少量為0.54J。
[同步檢測]
2.重力勢能的理解
(1)重力勢能具有系統(tǒng)性:由物體和地球的相對位置所決定的能叫重力勢能,它是物體和地球共有的。
(2)重力勢能具有相對性:重力勢能Ep=mgh式中h是物體到參考平面的高度,參考平面的選取會影響重力勢能的值,在參考平面內,物體的重力勢能為零;在參考平面上方的物體,重力勢能為正值;在參考平面下方的物體,重力勢能為負值。
(3)重力勢能變化具有絕對性:盡管重力勢能的大小與參考平面的選擇有關,但重力勢能的變化量都與參考平面的選擇無關,這體現(xiàn)了它的不變性(絕對性)。
(4) 重力勢能是標量,但有正負,且正負能反映和比較重力勢能的大小。
例3
如圖2-4-1所示,勁度系數(shù)為K1的輕質彈簧兩端分別與質量m1、m2的物體1、2拴接,勁度系數(shù)為K2的輕質彈簧上端與物體2拴接,下端壓在桌面上(不拴接),整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),F(xiàn)施力將物體1緩慢豎直上提,直到下面那個彈簧的下端剛脫離桌面。在此過程中,物體2的重力勢能增加了
,物體1的重力勢能增加了 。
解析 先取彈簧K2為研究對象,從受大小為(m1g+m2g)的壓力到恢復自然長度,彈力的變化量△F=(m1+m2)g。由胡克定律可知彈簧K2的伸長量
。則物體2增加的重力勢能![]()
再取彈簧K1為研究對象,從受大小為m1g的壓力到受大小為m2g的拉力,彈力變化量為
。由胡克定律可知在此過程中彈簧K1的伸長量為
,則物體1增加的重力勢能 ![]()
解析過程中要注意,物體2增加的重力勢能
取決于彈簧K2的伸長量x2,物體1增加的重力勢能
取決于彈簧組的伸長量x=x1+x2。
1.重力做功的特點
(1)重力做功與路徑無關,只與物體的始末位置的高度差和重力大小有關。
(2)重力做功的大小WG=mg·h,h為始末位置的高度差。
(3)重力做正功,物體重力勢能減少;重力做負功,物體重力勢能增加。
例1 沿著高度相同,坡度不同,粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物體到頂端,以下說法中正確的是( )
A.沿坡度小,長度大的斜面上升克服重力做的功多
B.沿長度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多
C.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少
D.上述幾種情況重力做功同樣多
解析:重力做功的特點是,重力做功與物體運動的具體路徑無關,只與初末位置物體的高度差有關,不論是光滑路徑或粗糙路徑,也不論是直線運動還是曲線運動,只要初末位置的高度差相同,重力做功就相同。因此,不論坡度大小、長度大小及粗糙程度如何,只要高度差相同,克服重力做的功就一樣多,故選D。
例2 一質量為5kg的小球從5m高處下落, 碰撞地面后彈起, 每次彈起的高度比下落高度低1m, 求:小球從下落到停在地面的過程中重力一共做了多少功? (g=9.8m/s2)
解析:小球下落高度為5m
,重力做功與路徑無關。
3.重力勢能具有__________(填“相對性”“絕對性”),它是相對于某一水平面來說的,這個水平面叫做_______。重力勢能屬于________和_______所組成的這個系統(tǒng)所共有的。
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2.物體的重力勢能等于它所受的________與所處________的乘積。即Ep=_________,單位是________。
1.物體運動時,重力對它做的功只跟它的________和________有關,而跟物體運動的_______無關。物體被舉高時,重力做_______;物體下降時,重力做________。
3.知道重力勢能的相對性.
[知能準備]
2.理解重力勢能的變化和重力做功的關系,知道重力做功與路徑無關.
1.理解重力勢能的概念,會用重力勢能的定義進行計算.
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