高中物理《重力势能》学案5 新人教版必修2

用心 爱心 专心1 4 4 重力势能重力势能 一 情景创设一 情景创设 小实验 次数次数实验 小球实验 小球落入砂桶中 落入砂桶中 实验现象实验现象 实验 1用一个铁球从不同高度释放 实验 2质量不同的两铁球从同一高度释放 上述实验事实说明的道理 二 二 重力的功重力的功 1 一个质量为m的物体 从高度是h1位置 竖直向下运动到高度 为h2的位置 如上图所示重力做功是 2 质量为m的物体仍然从高度是h1位置 向下运动到高度 为h2的位置 但这次不是竖直方向运动 而是沿着倾斜 的直线AB向下运动 物体沿倾斜直线运动的距离是l 如图所示 在这一过程中重力做的功是 3 质量为m的物体由高 h1处的A点沿曲线运动到高度为 h2的B点 如图所示 在这个过程中重力对物体所做的 功如何求解呢 结论 根据上述的计算与分析可知道 重力对物体做的功只跟它的 而跟物体 无关 WG 其中m h分别为物体 的质量 h为物体始末位置间的高度差 可见 物体的重力mg与它所在位置 用心 爱心 专心2 的高度h的乘积 mgh 是一个具有特殊意义的物理量 例例 1 1 一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC 分别滑到同一水平面上的B点与C点 则下 列说法中正确的是 A 沿AB面重力做功多 B 沿两个面重力做的功相同 C 沿AB面重力势能减少多 D 沿两个面减少的重力势能相同 三 三 重力势能重力势能 1 重力势能 Ep 物理学中把物理理mgh路段叫做物体的重力势能 gravtational potential energy 也就是说物体的重力势能等于它所受的 重力与所处的高度的乘积 即Ep 2 重力势能单位 3 重力做功与重力势能的关系 物体由高h1处移动到高h2处重力所做的功WG mgh1 mgh2 Ep1 Ep2 物体由高处向低处运动 重力做 功 正或负 下同 物体的重力势能将 增大或减小 下同 物体由低处向高处运动 重力做 功 物体的重力势能将 重力势能增量 物体在初始位置 1 时的重力势能Ep1 末位置 2 时的重力势能 Ep2 定义 Ep Ep2 Ep1为重力势能增量 Ep 0 表明物体的重力势能 增大 减小或不变 下同 重力 做 功 物体由 处运动 Ep 0 表明物体的重力势能 重力做 功 物体由 处运动 综合上述可知 W WG G E Ep p 也就是说重力做正功 重力势能 重 力做负功 重力势能 例例 2 2 物体在运动过程中 克服重力做功为 50J 则下列判断中正确的是 A 重力做功为 50J B 物体的重力势能一定增加了 50J C 物体的动能一定减少 50J D 重力做了 50J 的负功 例例 3 3 下列说法中正确的是 A 物体受拉力向上运动 拉力做功是 1J 则物体重力势能一定增加 1J B 物体受拉力向上匀速运动 拉力做功是 1J 则物体重力势能一定增加 1J C 物体在运动过程中 重力做功为 1J 则物体的重力势能减小 1J D 没有摩擦力时 物体由A沿直线运动到B的过程克服重力做功 1J 那么有 摩擦力作用时 物体由A运动到B的过程中 克服重力做的功大于 1J 例例 4 4 关于重力做功和物体的重力势能 下列说法正确的是 用心 爱心 专心3 A 当重力对物体做正功时 物体的重力势能一定减少 B 物体克服重力做功时 物体的重力势能一定增加 C 重力做功越多 说明物体重力势增加得越多 D 重力做功的多少与物体重力势的增量多少没有直接关系 4 重力势能是标量 5 重力势能的理解 重力势能的相对性 重力势能的相对性 物体的高度h总是相对于某个水平面来说 的 实际上是把这个水平面的高度取作 0 因此 物体的重力 势能也总是相对某个水平面来说的 这个水平面叫 参考平面选取不同 重力势能的数值就不同 可 见 重力势能具有相对性 例 5 如图所示 质量m 0 5kg 的物体 从桌面上方高h1 1 2m 的A点落到 地面上的B点 桌面离地面的高度h2 0 8m 请完成下列问题 参考平面的选 择 小球在A处的 重力势能 小球在B处的 重力势能 整个下落过程 中重力做功 整个下落过程 中重力势能增 量 桌 面 地 面 根据上述问题我们得到的几点结论是 a 选择不同的参考平面 物体的重力势能的数值是 b 对确定的参考平面而言 在参考平面上方的物体 重力势能为 填正值或负值 下同 表示 物体在该位置具有的重力势能比在参考平面具有的重力势能 填高 或低 下同 在参考平面下方的物体 物体的重力势能为 表 示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能 c 虽然选择不同的参考平面 物体重力势能的数值 但物体在两点间重 力势的增量 Ep 却与参考平面 也叫做零势能面 的选择 关 例 6 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 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 mgh B mgH C mg h H D mgh 例 7 关于重力势能的几种理解 正确的是 A 重力势能等于零的物体 一定不会对别的物体做功 B 放在地面上的物体 它的重力势能一定等于零 C 在不同高度将某一物体抛出 落地时重力势能相等 D 相对不同的参考平面 物体具有不同数值的重力势能 但并不影响研究有 用心 爱心 专心4 关重力势能的问题 重力势能的系统性 重力势能有表达式Ep 由此式可知物体的重力 势能跟物体重力有关 而重力是地球施加给物体的 没有地球 也就谈不上重 力势能 可见 重力势能是 地球和物体 这个系统共有的 重力势能是物体和地球组成的系统共同具有的 通常所说的物体具有多少 重力势能是一种不严密的说法 但不并影响我们理解物理问题 例例 8 8 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 4 g 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 例 9 如图所示 质量相同的小球用长度 不同的轻绳悬在等高的o1 o2 将小 A B水平拉伸并由静止同时释放 取自 由释放时的水平位置为零势能面 则下列 说法中正确的是 A 在下落过程中 两小球在同一水平线l上时 具有相同的重力势能 B 两球分别落到最低点的过程中 减小的重力势能相等 C A球其通过最低点时的重力势比B通过其最低时重力势能大 D A B两球只要下落相同的高度 则它们所具的重力势能就相等 四 势能四 势能 势能有多种 与高度有关的重力势能和与形变有关的弹性势能是力学中的两种 在热学中有分子势能 在电磁学中有电势能等 势能是存在于相互作用的物体之间 它是属于有相互作用两部分物体即物体系 的 但不是有相互作用物体之间就有势能存在 比如物体间相互作用是摩擦力 但 它们就不存在什么势能 相互作用的物体之间的相互作用力做如果跟路径无关 一 般就会引入势能来描述这种特性 势能都是相对量 只有先定零势能参考平面 势能才有确定的值 五 练一练五 练一练 下面关于重力势能的说法中 正确的是 A 有A B两个物体 A的高度是B高度的 2 倍 那么物体A的重力势能的数 用心 爱