【前情回顾】
一个物体能够做功我们就说它具有能,也就是说,能是物体储存的量,功是消耗的能量。
物体由于运动具有的能叫做动能,它的大小与物体的质量和速度有关,质量越大,速度越大动能就越大。
当物体速度不变时,它的质量变化动能也会发生变化.
例如:在平直公路上匀速行驶的洒水车,速度不变质量减小,动能减小;高空匀速飞行的受油机,速度不变,质量增大动能增大。
洒水车 受油机
当物体质量不变时,速度变化它的动能也会变化.
例如:滑雪运动员下滑时,质量不变,速度增大动能增大,上坡滑行时,质量不变,速度减小动能减小.
下坡 上坡
想想看,静止的物体有没有能量呢?
【举手提问】
1.什么叫做重力势能?
2.重力势能的大小与哪些因素有关?
3.重力势能有哪些应用与防护?
【新课学习】
一、重力势能
滑雪运动员从高处滑下来时具有动能,是因为他从山脚到山顶的过程中储存了能量.
登山 下山
游客从高处沿滑索滑下来时具有动能,是因为他从山脚到山顶的过程中储
存了能量。
登山 下山
在物理学中,物体由于高度所决定的能叫做重力势能。
重力势能是物体由于被举高而具有的能量,与物体是否运动无关.
登上山顶的游客和运动员到达山顶都具有重力势能.
[想想一议]
观察一下你所处的周围环境中,哪些物体具有重力势能?
二、重力势能的大小
从不同高处落下的物体,重力都能做功,做功的多少可用公式W=Gh=mgh算出。
天空飞来的小陨石,质量虽小,落到地面时能把地面砸出一个深坑。
陨石 陨石坑
强夯机的夯锤被提升的较低,但夯锤的质量很大,也能把地基砸出一个深坑.
强夯机夯地基
那么,重力势能的大小与哪些因素有关?
[观察与实验]
重力势能的大小与哪些因素有关
实验方法:
实验用控制变量法和转换法,把一个实验小桌放在箱体透明的沙箱中,让重物从高处落下,打击小桌观察桌腿陷入沙子的深度。
桌腿陷入沙子越深,说明重物的重力势能越大。
视频:重力势能的大小与哪些因素有关
(选择音量横屏看)
[实验反思]
1.物体被举高的高度不同,具有的重力势能一般不同,重力势能的大小可用E=mgh算出。
例如:一个质量为60Kg的跳水运动员,当他站在3m高的跳板上时,它的重力势能约为:
E1=mgh=60Kg×10N/kg×3m=1800J,
当他站在10m高的跳板上时,它的重力势能为:E2=mgh
=60Kg×10N/kg×10m=6000J.
3m跳台 10m跳台
2.被举高或在高处的物体都具有重力势能,当物体下落时,高度减小重力势能减小,因物体向下运动又具有动能,动能是否变化要根据下落时速度是否变化来判断。
:
例如:匀速下落的降落伞,重力势能变小动能不变。
跳伞
3.正在升高的物体,高度增大重力势能增大,上升过程的动能是否变化也是根据速度是否变化来判断。
例如:被托起的排球,上升过程重力势能增大,动能减小;火箭发射时的重力势能和动能都在增大。
上升的排球 火箭发射
三、重力势能的应用与防护
1.重力势能的应用
在古代人们就利用水的重力势能制成水磨碾米;现代人们利用水的重力势能发电。
水磨 水力发电站
旅游景点利用人的重力势能沿滑索代步;建筑工地利用夯锤的重力势能夯实地基。
滑索 强夯机
2.防护因重力势能造成伤害
在高层小区严禁高空抛物,楼层越高,抛出的物体质量越大,对人们的伤害会越大。
遇到强对流天气要及时防护或躲进安全地方,以防暴雨或冰雹的重力势能对人们造成伤害。
暴雨 冰雹
【中考真题训练】
1.(2019潍坊6题)
无人机已被应用于诸多领域,如图所示是一款四翼无人机。在无人机匀速上升过程中,对其分析正确的是( )
A.质量增加 B.动能增加
C.重力势能增加 D.机械能不变
2.(2019淄博8题)
如图所示,小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中(小球和轨道间存在摩擦),下列说法错误的是( )
A.小球在A点的重力势能最大
B.小球在B点的速度最大
C.小球在C点和B点的机械能相等
D.小球不能到达D点
3.(2018常州5题)
现代农业利用喷药无人机喷洒农药,安全又高效,如图所示,喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行,同时均匀喷洒农药.此过程中,喷药无人机的( )
A.动能减小、重力势能减小
B.动能减小、重力势能不变
C.动能不变、重力势能减小
D.动能不变、重力势能不变
4.(2017自贡8题)
如图所示,一名运动员投掷铅球的过程示意图.铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,不计空气阻力.在a到d的整个过程中,下列说法不正确的是( )
A.只有在a到b的过程中,运动员对铅球做了功
B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少
C.在c到d的过程中,铅球的重力势能减少
D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断地变化
5.2019天津)(6分)
小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时,提出了如下猜想:
猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二:物体的重力势能与物体所在高度有关
为了验证上述猜想,他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验:如图所示,将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上,把铁块从距桌面某一高度由静止释放,撞击在桌面的中心部位,记录桌腿进入沙子的深度按上述方案进行实验,其实验数据如下表所示:
(1)实验中通过比较 来判断物体重力势能的大小;
(2)为了验证猜想一,需选择表中 (填实验序号)三组数据进行分析;
(3)分析表中①②③的实验数据,可得出的结论是: .
6.(2017鄂尔多斯20题6分)
小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想:猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二:物件的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此小夏设计了如图所示的实验,用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放,其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)
(1)本实验中,采用的研究问题的方法是 .(写出一种方法即可)
(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过 来反映的.
(3)为验证猜想二,应比较 (填实验序号)得到的结论是:当物体质量相同时, .
(4)比较③④,得到的结论是 .
(5)经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能(EP)的表达式“EP=mgh”,并去办公室询问了老师,得以证实,小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面时的动能,其中B球的动能为 J.(忽略空气阻力,g=10N/kg)
参
考
答
案
从
下
边
找
!
参考答案:
1. C 2. C 3. A 4. B
5.(1)桌腿进入沙子的深度
(2)①④⑤
(3)质量相同的物体,位置越高,具有的重力势能越大
6.(1) 转换法(或控制变量法)
(2) 铅球陷入沙中的深度(3) ①③ 物体的下落高度越高,重力势能越大
(4) 物体的重力势能与下落路径无关
(5) 2
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