湖南省中方县高中物理 第七章 机械能守恒定律 7.4 重力势能教案 新人教版必修2.doc

4重力势能学习目标1.认识重力做功与路径无关.2.理解重力势能的概念,会用重力势能的定义式进行计算.3.理解重力势能的变化和重力做功的关系.4.知道重力势能的相对性和系统性.自主探究1.重力的功:重力的功与路径,只与它的有关,即:wg=.2.重力势能:物体受到的的乘积,即:ep=.3.重力势能具有系统性,它是物体和地球组成的系统所共有,物体的重力势能是多少,并不是地球上的物体单独具有的;重力势能具有相对性,只有规定了之后,重力势能才有确定的值.这个值可以是值(在零势能面以上),可以是值(在零势能面以下),可以是(在等势面上).4.重力做功跟重力势能的关系:重力做功改变物体的重力势能,重力做了多少功,物体的重力势能.重力对物体做正功时,物体的重力势能,重力做负功时,物体的重力势能.即wg=ep1-ep2=-ep.合作探究一、重力的功重力做功与什么因素有关呢?设质量为m的物体,从高度是h1的位置,通过下列三种例子来探究一下.思考:你认为这三种情况下如何求重力的功?图甲:重力做功图乙:重力做功图丙:重力做功结论:表达式:二、重力势能1.重力势能的定义2.重力势能是3.重力势能的单位:,符号是4.重力做功与重力势能之间的关系【思考与讨论】阅读教材说一说,如果重力做功与运动路径有关,能量变化能否表示重力做的功?三、重力势能的相对性和系统性1.相对性:重力势能总是相对选定的而言,在上方,重力势能为在下方,重力势能为.注意:有实际意义的是重力势能的,这个并不因选择不同的参考平面而有所.2.系统性:重力势能是与组成的系统共有的.【巩固训练】练习1如图表示一个斜抛物体的运动,当物体由抛出位置1运动到最高位置2时,重力做功是多少?由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时,重力做功是多少?由位置1运动到位置3呢?练习2关于重力势能,以下说法中正确的是()a.某个物体处于某个位置,重力势能的大小是唯一确定的b.重力势能为0的物体,不可能对别的物体做功c.物体做匀速直线运动时,重力势能一定不变d.只要重力做功,重力势能一定变化练习3将重为50n的物体沿着竖直方向向上匀速吊起10m高,此过程中物体的重力势能变化了j,拉力对物体做功j.若物体以1m/s2的加速度上升10m高,此过程中物体的重力势能变化了j,拉力对物体做了j的功.(g取10m/s2)练习4质量为3kg的物体放在高4m的平台上,取平台为零势能面,求:(1)物体相对于平台表面的重力势能是多少?(2)物体相对于地面的重力势能是多少?(3)物体从平台落到地面上,重力势能变化了多少?重力做的功是多少?(4)若取地面为零势能面,物体从平台落到地面上,重力势能变化了多少?重力做的功是多少?(g取10m/s2)课堂检测1.下列关于重力势能的说法正确的是()a.重力势能是地球和物体共同具有的,而不是物体单独具有的b.重力势能的大小是相对的c.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功d.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零2.沿着高度相同,坡度不同,粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端,下列说法正确的是()a.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多b.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多c.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多d.不管沿怎样的斜面运动,物体克服重力做功相同,物体增加的重力势能也相同3.关于重力势能,以下叙述正确的是()a.重力对物体做功越多,物体的重力势能减少越多b.物体克服重力做功越多,物体的重力势能减少越多c.重力对物体不做功,物体的重力势能一定为零d.物体克服重力做的功等于重力势能的增加量4.质量为50kg、高为1.8m的跳高运动员,背越式跳过2m高的横竿而平落在高50cm的垫子上,整个过程中重力对人做的功大约为()a.1000jb.750jc.650jd.200j5.运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是()a.阻力对系统始终做负功b.系统受到的合力始终向下c.重力做功使系统的重力势能增加d.任意相等的时间内重力做的功相等6.地面上竖直放置一根劲度系数为k,原长为l0的轻弹簧,在其正上方有一质量为m的小球从h高处自由落到轻弹簧上,弹簧被压缩,则小球速度最大时重力势能为(以地面为参考平面)()a.mg(l0-)b.c.mgl0d.mg(h+l0)7.物体做自由落体运动,如图所示为其相对于地面的重力势能与下落速度的关系图象,其中正确的是()8.一根粗细均匀的长直铁棒重600n,平放在水平地面上.现将一端从地面抬高0.50m,而另一端仍在地面上,则()a.铁棒的重力势能增加了300jb.铁棒的重力势能增加了150jc.铁棒的重力势能增加量为0d.铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关,所以无法确定9.如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的a点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则()a.沿轨道1滑下重力做的功多b.沿轨道2滑下重力做的功多c.沿轨道3滑下重力做的功多d.沿三条轨道滑下重力做的功一样多10.质量为m的物体,沿倾角为的光滑斜面由静止下滑,当下滑t s时重力势能减少量为()a.mg2t2sinb. mg2t2c.mg2t2d.mg2t2sin211.质量为m的均匀链条长为l,开始放在光滑的水平桌面上时,有的长度悬在桌边缘,如图所示,松手后,链条滑离桌面,问:从开始到链条刚好滑离桌面过程中重力势能变化了多少?12.起重机以的加速度,将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升h高度,则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少?物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多少?(空气阻力不计)13.在离地80m处无初速释放一小球,小球质量为m=200g,不计空气阻力,g取10m/s2,取最高点所在水平面为零势能参考平面.求:(1)在第2s末小球的重力势能;(2)在第3s内重力所做的功及重力势能的变化.参考答案自主探究1.无关高度差mgh=mgh1-mgh22.重力与所处的高度mgh3.零势能面正负零4.改变了多少减少增加合作探究一、重力的功wg=mgh=mgh1-mgh2wg=mgcosl=mgh=mgh1-mgh2wg=mgh1+mgh2+mgh3=mgh=mgh1-mgh2重力做功只跟它的起点与终点的位置有关,而与运动路径无关.wg=mgh1-mgh2二、重力势能1.物体的重力势能等于它所受的重力与所处的高度的乘积.2.标量3.焦耳j4.wg=ep1-ep2【思考与讨论】不能.因为物体的势能是物体凭借其位置所具有的能量,正是因为重力做功与路径无关,说明与重力做功相关的能量才是一种“物体凭借其位置所具有的能量”,才是一种势能,才能把mgh叫做重力势能.如果重力做功与路径有关,那么与重力做功相关的能量也就与路径有关,就不能把mgh叫做重力势能.正如摩擦力做功与路径有关,对于摩擦力就不能引入相应的“摩擦力势能”.三、重力势能的相对性和系统性1.参考平面正负差值差值不同2.物体地球【巩固训练】1.由1至2重力做功-mgh由2至3重力做功mgh由1至3重力做功为零2.答案:d3.答案:5005005005504.解析:(1)0(2)120j(3)减小了120j120j(4)减小了120j120j课堂检测1.ab2.d3.ad4.d5.a6.a7.c8. b9.d10.d11.解析:设桌面为参考平面,开始时重力势能ep1=-mg=-.末态时重力势能ep2=-mg=-.故重力势能变化ep=ep2-ep1=-mgl.答案:减小mgl12.答案:0.75mgh-mgh增加了mgh13.解析:(1)在第2s末小球所处的高度