高中物理人教版 (新课标)必修24.重力势能教案

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重力势能
详细分析 判断一个物体是否具有重力势能，关键看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度。若有，则物体具有重力势能，若没有，则物体不具有重力势能。
物理学中，物体具有的重力势能的大小与物体的质量成正比，与物体被举高的高度成正比。所以得出E(p)=mgh。[( )内为下标] 重力势能是标量，单位为焦(J)。与功不同的是,功的正负号表示作用效果,比较大小时仅比较数值;而重力势能中正数一律大于负数.在重力势能的表示式中，由于高度h是相对的，因此重力势能的数值也是相对的。我们说某个物体具有重力势能mgh，这是相对于某一个水平面来说的，把这个水平面的高度取做零，这个水平面称为参考平面，物体位于这个参考平面上时，重力势能为零，因此参考平面也称为零势能平面。经典物理对重力势能的理解就是当一个物体处在一个位置,相对于参照平面,重力可以对物体做多少功,使物体获得多少其他形式的能量,就说重力势能是多少. 但并不是说重力势能为0就不具备做功的能力,这是由其的相对性决定的.
物体由于做机械运动所具有的能量，叫机械能。包括动能、势能两种，势能又包括重力势能和弹性势能，由于重力和万有引力是同性质的力，因此在物体的高度不能忽略时，将重力势能称作引力势能更合适些，也就是说，重力势能就是引力势能，在目前的考纲中，除专门讨论重力随物体在地球上的位置（纬度和高度）变化而变化外，认为重力等于万有引力，因此也可以认为物体的重力势能等于引力势能。

重力势能与弹性势能
*为下标。
两个物体仅受万有引力而相互吸引的重力势能：
两个物体仅受万有引力而相互吸引的过程其实挺复杂的，首先要把二体问题（两个物体之间由于引力运动的问题）转化为单体问题（一个物体受到另一个固定的物体的引力而运动的问题，转化的方法在某些普通物理教材和理论物理力学教材当中有讲），再把直线运动的过程看成是椭圆运动过程的极限，根据开普勒第三定律求解。另外，如果求的是碰撞前的瞬时速度的话，可以先用动量守恒判断出碰撞前两个物体的速度之比儆?a target= href=/view/17462.htm>机械能守恒求出碰撞时的速度，不过这种方法要求碰撞的物体是有大小的球体，否则只把它们看作质点的话碰前一刹那的引力势能为负无穷大。
如果考虑g是变量的话，那么重力势能就过渡到引力势能，引力势能表达式是-GMm/r，不过零势能处在无穷远。
重力势能的公式：Ep=mgh
重力做功与重力势能的关系：w=Ep1-Ep2
势能
人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把木桩打入地里。重锤是由于被举高而能够做功的，举高的物体具有的能量叫重力势能。物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能就越大。被举高的重锤具有重力势能。重锤的质量越大，被举得越高，下落时做的功越多，表示重锤的重力势能越大。（不是所有的举高都是人为的，而是相对水平面上升的高度为被举高的高度）
射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去．被压缩的弹簧在放松后能把压在上面的砝码举起．弓和弹簧都是由于发生弹性形变而能够做功的，发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能．物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大．
机械能、动能和势能统称为机械能．一个物体可以既有动能，又有势能，例如，飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它在高处而具有重力势能，把这两种能量加在一起，就得到它的总机械能．机械能是最常见的一种形式的能量．
前面说过，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大，因此，能量的大小可以用做功的多少来衡量．动能、势能或机械能的单位跟功的单位相同，也是焦耳．例如我们说在空中飞行的一个球的重力势能是5 焦，动能是4 焦，球的机械能则为9 焦．
物体受到外力作用而发生的形状变化，叫做形变．如果外力撤消，物体能恢复原状，这种形变叫做弹性形变．
机械能守恒首先由伽利略提出，他做出斜面实验，猜想在斜面左端下滑的物体如果不受阻力作用它会运动到另一端的同样高度。