4.3势能(张敏).doc

第四章第三节 势能一、【问题导学】1.重力势能的变化跟重力做功有密切联系.2.重力做了多少功，重力势能就改变多少.3.什么是参考平面？参考平面的选取是唯一确定的吗？4.选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是否相同？是否会影响有关重力势能问题的研究？ 5.什么是弹性势能？它的大小和哪些因素有关？二、【自学提纲】物体运动时，重力对它做的功只跟它的 和 的位置有关，而跟物体运动的 无关，重力功的公式为WG= 。物体由于被举高而具有的 叫做物体的重力势能，常用EP表示，表达式EP= ，是 量。 重力势能具有相对性，选择不同 ，物体的重力势能的数值是不同的，但重力势能的差值是 。4.重力做正功时，重力势能 ，克服重力做功时，重力势能 ，5重力做功与重力势能变化的关系是 。6、重力势能是属于系统共有性：重力势能是 和 所组成的物体系统共有的，而不是地球上的物体单独具有的。7.弹性势能的大小与 和 有关。三、【自学检测】关于重力势能的下列说法中正确的是（ ）A重力势能的大小只由物体本身决定 B重力势能恒大于零C在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零D重力势能实际上是物体和地球所共有的2关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是（ ）A物体克服重力做的功等于重力势能的增加量B. 在同一高度，将物体以初速度V0向不同的方向抛出到落地过程中，重力做的功相等，物体所减少的重力势能一定相等C重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体所增加的重力势能之和一实心的正方体铁块与一实心的正方体木块质量相等，将它们放在水平地面上，下列结论正确的是（ ）A铁块的重力势能大于木块的重力势能 B铁块的重力势能等于木块的重力势能C铁块的重力势能小于木块的重力势能 D上述三种情况都有可能四、【方法探究】例1如图，下列几种情况下，物体从AC，重力做的功： 解析：重力做功与物体所经过的路径无关，只和物体所处位置的高度差有关，三次运动情况虽不相同，但物重力做功相同。WG=mgh针对训练1：:如图所示，某物体分别沿三条不同的轨道，由离地h高的A点滑至B点，轨道光滑，轨道I、均有摩擦，则重力做功最多的是( ) A沿轨道I滑下 B沿轨道滑下 C沿轨道滑下 D沿三条轨道滑下时重力做功相等例2如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为A.mghB.mgHC.mg(h+H)D.-mgh解析：据题意知已选定桌面为参考平面，则小球在最高点时的高度为H，小球在桌面的高度为零，小球在地面时的高度为h，所以小球落到地面时，它的重力势能为Ep=-mgh.答案：D知能精要：重力势能的大小是相对参考平面而言的，参考平面选择不同，物体的高度不同，重力势能的大小则不同。针对训练2：1.以下关于重力势能的说法中，正确的是_.A.地面上的物体的重力势能一定为零B.质量大的物体重力势能一定大C.高处物体的重力势能一定大D.重力做正功时，物体的重力势能一定变化例3. 在竖直平面内有一个半径为R的1/4圆弧形轨道，一个质量为m的小物体从轨道最高点A由静止滑下，到达最低点B时恰好又静止，如图2所示，问：（1）物体在下滑过程中受到哪些力的作用？（2）对小物体做功的力各是什么力？做了什么功，重力做功为多少？（3）小物体由A到B，其重力势能变化了多少？如何变化？解析：（1）物体除受重力和弹力外，又因为小物体从A点到B点又静止，所以必受滑动摩擦力；（2）轨道的支持力总是垂直于速度，所以不做功；重力做正功，其值为mgR，摩擦力总是与速度反向，所以做负功；（3）小物体高度降低，所以重力势能减小，减小的量为mgR. 知能精要：力对物体做功的条件是物体在力的方向上发生位移；重力势能的变化与重力做功密切相关，变化的多少等于重力做功的负值. 针对训练3：在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m=200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考面.求：（1） 在第2 s末小球的重力势能；（2） 在第3 s内重力所做的功，重力势能的变化.四、【巩固练习】1下面关于重力势能的说法中，正确的是（ ） A地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值 B从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或下抛，落到地面时，物体的重力势能变化是相同的 C在不同高度的物体具有的重力势能可能相同 D低于零重力势能面的物体的重力势能一定小于在零重力势能平面以上物体的重力势能2.跳伞运动员刚离开飞机,降落伞尚未打开的一段时间内,下列说法正确的是( )A. 空气阻力做正功 B. 重力势能增加C. 重力做正功 D. 空气阻力做负功3.关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B.物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大C.一个物体的重力势能从5 J变化到3 J，重力势能变小了D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功4如图所示，物体从A点出发，沿3条不同的轨道运动到B点，则在移动的过程中重力做功的情况是（ ） A沿路径运动，重力做功最多 B沿路径运动，重力做功最多 C沿路径运动，重力做功最多 D无论沿哪条路径，做功都一样多5.关于弹性势能，以以下说法正确的是 （ ）A.任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能B.物体只要发生形变，就一定具有弹性势能C.外力对弹性物体做功，物体的弹性势能就发生变化D.弹簧的弹性势能只由弹簧的形变量决定6.质量为m的物体从地面上方H高处五初速度释放,落在地面后出现一个深为h的坑,如图所示,则在整个过程中( )A. 重力对物体做功为mgH B. 物体的重力势能减少了mg(h+H)C. 外力对物体做的总功为零D. 地面对物体平均阻力为mg(h+H)/h7以40ms的初速度竖直向上抛出一个物体，以抛出点为参考平面，经过 t s 后，物体的重力势能是重力势能最大值的3/4倍，则 t 的大小为（g = 10ms2）( ) A2 s B3 s C4 s D5 s 8.质量为50的人,爬上高为50m的的楼顶,他克服重力做功 J,他的重力势能增加 J. 9质量为1kg的物体做自由落体运动，下落1s时，物体的动能为 ，物体的重力势能减少了 10 . 如图所示，杆中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m、m的小球a和b，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？ 11、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高度h，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.五、【学后反思】 1我学到了什么 2我还需要提高的 知识： 方法： 3.通过这节的学习我想说答案：基础检测： D AB C针对训练：1.D 2.D 针对训练：3.解析：（1）在第2 s末小球所处的高度为：h=1022 m=20 m重力势能为：Ep=mgh=0.210（20） J=40 JEp0，说明重力势能减少.（2）：在第3 s末小球所处的高度为h=gt2=1032 m=45 m.第3 s内重力做功为：WG=mg（hh） =0.210（20+45）J=50 JWG0，所以小球的重力势能减少，且减少了50 J.巩固训练：1 .BCD 2.CD 3.D 4.D 5.AC 6.BCD 7.A 8. 2.5104J ,2.5104J 9.50J ,50J 10. 解析：重力对小球a做的功为W1=2mgL，重力对小球b做的功为W2=mgL则重力对由a、b组成的系统所做的总功为：WG=W1+W2=2mgL+（mgL）=mgL.因为WG0，所以系统的重力势能减少，且减少了mgL.11