1.重力做功
(1)物体的高度发生变化时,重力要做功:物体被举高时,重力做 功,物体下降时,重力做 功.
(2)物体运动时,重力对它做的功只跟
有关,而跟物体运动的 无关,可见物体所受的重力mg与它所处位置的高度h的乘积mgh,具有特殊意义.
2.重力势能
(1)表达式: ,单位: .
(2)重力势能具有 .只有选定 后,才能具体确定重力势能的量值,故Ep=mgh中的h是物体相对于 的高度.
(3)重力势能是 与 所组成的这个物体"系统"所共有的.
3.重力做功与重力势能变化间的关系
重力做功与重力势能的关系式是 ,当物体的重力做正功时,WG>0,即Ep1 Ep2,重力势能 ;当物体的重力做负功时,WG<0,即Ep1 Ep2,重力势能 . 1.小华和小明分别提着同样的水桶上楼.小华乘电梯从地面到三层,而小明则是走楼梯到三层.两种情况下重力对水桶做功相同吗?
2.重力势能的正负有什么含意?
3.重力做功与重力势能变化的关系能不能写为WG=ΔEp的形式?为什么?
理解升华
重点、难点、疑点解析
1.重力做功的特点
重力对于一个物体来说是恒力,根据恒力做功的公式W=Fl可知重力对物体所做的功等于重力的大小与物体在重力的方向上(竖直方向上)移动位移的乘积.如图7-4-1把物体从B点移到A点,物体的竖直方向上的位移为h1-h2故重力做功为W=mg(h1-h2)=mgh1-mgh2与物体沿什么路径从B点到A点无关.
图7-4-1
综上所述:重力做功只跟它的起点和终点的位置有关,而跟物体运动的路径无关.
2.对重力势能的理解
(1)重力势能具有相对性.重力势能的表达式Ep=mgh是与参考平面的选择有关的,式中的h是物体重心到参考平面的高度.当物体在参考平面之上时,重力势能Ep为正值;当物体在参考平面之下时,重力势能Ep为负值.注意物体重力势能的正、负的物理意义是表示比零势能大还是比零势能小,这与功的正、负的物理意义是不同的.
(2)重力势能的参考平面的选取是任意的.视处理物体的方便而定,一般可选择地面或物体运动时所达到的最低点为零势能参考点.
(3)重力势能的变化是绝对的.物体从一个位置到另一个位置的过程中,重力势能的变化与参考平面的选取无关,它的变化是绝对的.我们关注的是重力势能的变化,这意味着能的转化问题.
(4)势能是物体与地球共有的,没有地球的存在物体谈不上受重力也就不可能具有势能,"物体具有重力势能"是通常的一种不严格的说法.但在理解其含义时必须知道势能是系统共有的.
3.重力做功与重力势能变化的关系
物体的高度变化时,重力要做功,重力势能的改变与重力做功有关.重力势能的改变只由重力做功引起.如图7-4-2,质量为m的物体,由A点下落到B点,A点高度为h1,B点高度为h2.在这个过程中,重力做功WG=mgh1-mgh2=mgΔh.