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课件网) 第1章 功和机械能 第4节 势能及其改变 松软的白雪给人以恬静、美丽的印象。然而发生雪崩时(图 1—17)，雪会以排山倒海之势摧毁沿途的一切，给自然界和人类带来灾难。雪崩破坏力强大是由于积雪处在一定高度而具有巨大的能量。 这种能量有什么特点 它与积雪所处的高度有什么关系 与重力又有什么关系 本节将主要学习与重力势能及其改变有关的内容。 重力 势能 1 为什么一个鸡蛋有这么大威力？ 物理学中，把物体因为处于一定的高度而具有的能量称为重力势能 (gravitational potential energy)。 重力势能的定义 01 例如，高处的石头、打桩时被举高的重锤、水电站储存的水等，都具有重力势能。 物体重力势能的大小与哪些因素有关 我们先通过一个小实验来回顾初中物理学习过的内容。 迷你实验室 影响小球重力势能大小的因素 准备两个大小相同、质量不同的光滑小球，在一盆中放入适量细沙。 在沙盆上方同一高度由静止释放两小球，小球落入细沙时会出现什么现象 是否质量大的小球陷得更深 让同一个小球分别从不同的高度由静止落下(图 1－18)，又会出现什么现象 是否释放位置越高小球陷得越深 对比以上两种现象，你能得出什么结论 探究重力势能的影响因素： 控制变量 由以上实验可知，重力势能的大小与物体的质量和所处的高度有关。 物体的质量 m 越大，所处的高度 h 越高，重力势能就越大。 在物理学中，物体的重力势能 Ep 表示为 Ep＝mgh 重力势能是标量。它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为 J。 特点： 标量 但有正负，大小带符号 相对性 与零势能面选取有关 h h h A C B ①比较重力势能应选同一参考平面 ②零势能面的选取是任意的 ③正/负表示在零势能面的上方/下方 对同一物体，重力势能的大小由物体所处的高度决定。物体所处的高度总是相对一定的水平面而言，相对于不同的水平面，物体所处的高度是不同的。 为了便于研究问题，我们一般先选定某一个水平面作参考。 若把这个水平面的高度设为零，则物体在该水平面的重力势能也为零，这样的水平面称为零势能参考平面。 例如，选定物体放在桌面上时重心所在的水平面 B 为零势能参考平面 (图1－19)，当质量为 m 的物体重心位于该参考平面以上高度为 h 的水平面 A 时，它的重力势能 EpB＝mgh1；当物体放在桌面上时，它的重力势能 EpA＝0； 当物体放在地面上时，其重心在水平面 C上，与水平面 B 的距离为 h，它的重力势能则为 EpC＝－mgh2。 机械功的 计算 2 我们知道，滑雪者靠重力可沿山坡滑下(图1－20)下面，我们通过对滑雪者滑雪模型的建构，进一步探索重力做功与重力势能改变的关系。 首先，建构滑雪者及其滑雪过程的物理模型。如图1－21 所示，将滑雪者视为质量为 m 的物体(质点)，物体从 A 点滑向 C 点，位移为 l，与竖直方向的夹角为 θ，A 点的高度为 h1，C 点的高度为 h2。 根据功的定义，物体从 A 点到 C 点过程中，重力做功为 W＝mgl cosθ ＝mg (h1－h2) ＝mgh1 －mgh2 上式的结果正好等于物体从 A 点竖直下落到B点过程中重力所做的功。这表明，从 A 点到B点和从A点到C点，虽然路径不同，但重力做的功是相同的。其实，理论上可证明，无论物体沿哪条路径下滑(如图1－21 中的曲线)，其重力做功皆为 mgh1－mgh2。 由此可知，重力做与始末位置的高度差有关，与路径无关。因此，滑雪者无论沿什么路线下滑，无论雪坡平缓还是陡峭，只要其始末位置的高度差相同，重力做功就相同。 物理聊吧 滑雪者下滑过程中会受到阻力的影响，甚至会受到滑雪杆或滑雪板的影响。在这种情况下，重力做功的多少会受到影响吗 由重力做功的特点可知，重力做功与重力势能改变的关系为 WG＝Ep1－Ep2＝－ Ep 式中 ... ...
