物理课件讲解：势能.ppt

《物理课件讲解：势能.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、早在伽利略的单摆实验里，就曾触及运动物体会受到某种不变的物理量来支配。势能一、直线路径1.重力作功：质量m的物体在地表附近重力为Fg，物体自高度y初处，自由下落至高度y末处。重力对此物体所作的功为：W重力＝Fg．S＝(－mg)(y末－y初)＝mgy初－mgy末2.功能定理所述：(1)重力对物体所作的功：视为物体在不同位置y初与y末所对应之一种新的能量变化量，将此仅与位置有关。(2)势能量值：一种新物理量U＝mgy称之为重力势能或简称为势能。（gravitationalpotentialenergy）3.势能差：重力对物体所作的功等于物体之初重力势能与末

2、重力势能的差。W重力＝U初－U末＝－ΔU式中之ΔU习惯定义为U末－U初4.结论：(1)重力势能反应出物体距离地球表面某一高度所对应的能量。(2)重力势能Ug(地表附近)：mgy三者相乘的结果。(3)重力势能单位：焦耳(J)。(4)关系：重力势能只和物体距地面的垂直高度有关。(5)解题时：(a)首先需建构一个参考平面（零位面），将某一势能值设定在该平面上，通常都会将它定为零。(b)例：若以地面作为重力势能的参考面，即物体在地面时的重力势能取为零，则Ug（0）＝0，物体在位置坐标y的重力势能，Ug（y）＝mgy。(6)势能计算：仅和相对位置坐目标差值有

3、关。二、斜面路径1.状态：质量为m物体受重力作用﹐沿一光滑倾斜面﹐自顶端y初高度处，下滑至垂直高度为y末之处(设底面位置为0，向上为正)。2.分析：(1)物体两力情况：(a)正向力：其方向与路径方向垂直，作功为零。(b)重力：其方向与路径方向不垂直，作功为不为零。(2)推论结果：合力对物体所作的功，即为重力对此物体所作的功。3.重力对物体作功情况：W重力＝Fg．S＝mgScosθθ：为重力与物体运动方向的夹角，Scosθ：即为垂直高度差y初－y末因此：W重力＝mg（y初－y末）＝mgy初－mgy末＝U初－U末4.结论：(1)重力作功于斜面路程，等于

4、物体的初势能与末势能的差。(2)可看出，重力势能U＝mgy只与质量及物体在重力方向的坐标y有关。三、任意路径1.状态：质量为m的物体受重力作用，若沿着任意路径，自离水平面垂直高度为y初处，运动至垂直高度为y末处，如下图。2.分析：(1)简化方法：将物体运动路径切割成许多小区间，即为重力对此物体在每一个小区间所作功之和：图有问题W重力＝ΣFg．∆S(2)近似：若取y至y＋1的一段小区间，可将看成路径接近一斜直线（斜面路径）。(3)计算：(a)区段：因此Fg．∆S＝mg(∆Scosθ)＝其中∆Scosθ：等于物体每区段垂直下降的距离。(b)整体：重力沿

5、任意路径所作的功为：W重力＝mg〔（y0－y1）＋（y1－y2）＋……＋（yn－2－yn－1）＋（yn－1－yn）〕＝mg（y初－y末）＝mgy初－mgy末＝U初－U末(4)结论：(a)任意路径的重力作功=物体的初重力势能与末重力势能之差。(b)仅与起点及终点之间的垂直高度差有关。质量为2.0kg的物体，若在重力作用下，可自A点沿着三种不同的路径到达B点，如右图所示。求沿着此三种不同路径，重力对物体所作的功各为多少？【相关练习：习题1.】范例9-11.重力对物体沿着一路径所作的功等于沿着各部分路径所作的功之和，即若，则。1.重力对物体所作的功，仅与起点

6、、终点的垂直高度差有关。2.若重力与路径垂直，则功；若与同向，则功W＝FgS；若与反向，则功W＝－FgS。沿着路径、与重力对物体所作的功分别为W1＝＝2.0×9.8×（－2.0＋0＋4.0）＝39（J）W2＝＝2.0×9.8×（0＋2.0＋0）＝39（J）W3＝＝2.0×9.8×（3.0＋0－1.0）＝39（J）三者的值相同，可知重力对物体作的功与路径无关。