XX省专用学年高中物理第七章机械能守恒定律第节重力势能讲义含解析新人教必修

XX省专用学年高中物理第七章机械能守恒定律第节重力势能讲义含解析新人教版必修XX省专用学年高中物理第七章机械能守恒定律第节重力势能讲义含解析新人教版必修PAGEXX省专用学年高中物理第七章机械能守恒定律第节重力势能讲义含解析新人教版必修第4节重力势能一、重力做功与重力势能1．重力功的特色只跟物体运动的起点和终点相关，而跟物体运动的路径没关。2．重力功的表达式WG＝mgh＝mgh1－mgh2，此中h1、h2分别表示物体起点和终点的高度。3．重力势能的特色与物体相对地球的地点相关。4．重力势能的大小等于物体所受重力与所处高度的乘积，表达式为Ep＝mgh。5．重力势能的单位焦耳，与功的单位相同。6．重力做功与重力势能变化的关系(1)表达式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。(2)两种状况：二、重力势能的相对性和系统性1．相对性(1)参照平面：物体的重力势能老是有对于某一水平面来说的，这个水平面叫做参照平面。在参照平面上，物体的重力势能取作0。(2)重力势能的相对性选择不一样样的参照平面，物体重力势能的数值是不一样样的。对选定的参照平面，上方物体的重力势能是正当，下方物体的重力势能是负值，负号表示物体在这个地点拥有的重力势能要比在参照平面上拥有的重力势能小。2．系统性重力势能是地球与物体所构成的系统共有的。1．自主思虑——判一判(1)同一物体在不一样样高度时，重力势能不一样样。(√)(2)不一样样物体在同一高度，重力势能能够不一样样。(√)(3)重力做功与位移相关。(×)(4)同一物体的重力势能Ep1＝2J，Ep2＝－3J，则Ep1>Ep2。(√)(5)重力做功WG＝－20J时，物体的重力势能减小20J。(×)2．合作研究——议一议(1)某物体从一地点运动到另一地点，重力能否必定做功？提示：重力不用然做功。判断物体运动过程中重力能否做功，主假如看运动的初、末地点能否在同一高度上，若初、末地点在同一高度上，则重力不做功；若初、末地点不在同一高度上，则重力做功。(2)三峡大坝横跨2309m，坝高185m，其1820万kW的装机容量为世界第一，847亿kW·h的年发电量居世界第二。想想三峡大坝为什么修筑得那么高？提示：三峡大坝的一个重要功能是利用水的机械能发电，之因此将其修筑得很高，是为了提升大坝的上下水位落差，以利于使更多的重力势能转变为电能。对重力势能的理解1．重力势能是状态量：重力势能描绘了物体所处的必定状态，与物体所处的地点或时辰相对应。2．重力势能的正负：重力势能是标量，只有大小没有方向，但有正负，重力势能的正负表示比零势能大，仍是比零势能小。对于选定的参照平面，物体在参照平面上方时，重力势能为正；在参照平面下方时，重力势能为负；在参照平面上时，重力势能为零。正的重力势能大于负的重力势能。3．重力势能的相对性：因为重力势能表达式为Ep＝mgh，高度h的相对性决定了重力势能拥有相对性。对于同一物体，采纳不一样样的水平面作为参照平面，其重力势能拥有不一样样的数值，即重力势能的大小与参照平面的采纳相关。4．重力势能变化量的绝对性：物体在两个高度不一样样的地点时，因为高度差必定，重力势能之差也是必定的，即物体的重力势能的变化量与参照平面的采纳没关。5．重力势能的系统性：重力是地球对物体吸引而产生的，假如没有地球对物体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，因此重力势能是物体和地球这个系统共同拥有的，平常所说的“物体的重力势能”但是一种简化的说法。1．(多项选择)以下对于重力势能的说法中正确的选项是()A．重力势能是地球和物体共同拥有的，而不是物体独自拥有的B．重力势能的大小是相对的C．重力势能等于零的物体，不能够能对其余物体做功D．在地面上方的物体，它的重力势能必定不等于零解析：选AB物体的重力势能拥有相对性和系统性。对于不一样样的零势能参照平面，同一个物体在同一个地点的重力势能是不一样样的。物体的重力势能属于物体和地球构成的这个系统，而不但是物体独自拥有。故A、B正确，C、D错误。2．对于重力势能，以下说法中正确的选项是()A．某个物体处于某个地点，重力势能的大小是独一确立的B．只需重力做功，重力势能必定变化C．物体做匀速直线运动时，重力势能必定不变D．重力势能为零的物体，不能够能对其余物体做功解析：选B采纳不一样样的零势能面，则同一地点的物体的重力势能是不一样样的，故A错误；重力势能的改变量等于重力做功的多少，故若重力做功，重力势能必定发生变化，故B正确；物体若在竖直方向做匀速直线运动，物体的高度变化，重力势能也会发生变化，故C错误；重力势能的大小是有对于零势能面的高度决定的，重力势能为零只好说明物体处于零势能面上，它对下方的物体相同能够做功，故D错误。重力做功与重力势能的比较1．重力做功与重力势能的比较重力做功重力势能物理意义重力对物体做功由物体与地球的互相作用产生，且由它们之间的相对地点决定的能表达式WG＝mgΔhEp＝mgh影响大小的要素重力mg和初、末地点的高度差Δh重力mg和相对参照面的高度h特色只与初、末地点的高度差相关，与路径及参照平面的选择没关与参照平面的选择相关，同一地点的物体，选择不一样样的参照平面，其重力势能的值不一样样过程量状态量联系重力做功过程是重力势能改变的过程，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增添，且重力做了多少功，重力势能就改变多少，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp2．重力做功与重力势能变化关系的理解、应用(1)不论物体能否受其余力的作用，不论物体做何种运动，关系式WG＝－ΔEp老是建立的。(2)利用关系式WG＝－ΔEp可由重力做功的正负及大小判断重力势能的增减及大小，反之也能够由重力势能的增减及大小判断重力做功的正负及大小。[典例]在离地面80m处无初速度地开释一小球，小球质量为m＝200g，不计空气阻力，g取10m/s2，取开释点所在水平面为参照平面。求：(1)在第2s末小球的重力势能。(2)在第3s内重力所做的功和重力势能的变化。[审题指导]解答此题时应掌握以下两点：(1)计算重力势能时要注意重力势能的正负和物体所在地点有对于参照平面的高度。(2)在第3s内重力所做的功等于物体重力势能的减少许。[解析](1)以开释点所在水平面为参照平面，在第2s末小球所处的高度为h＝－eq\f(1,2)gt2＝－eq\f(1,2)×10×22m＝－20m重力势能Ep＝mgh＝200×10－3×10×(－20)J＝－40JEp<0，说明小球在参照平面的下方。(2)在第3s末小球所处的高度为h′＝－eq\f(1,2)gt′2＝－eq\f(1,2)×10×32m＝－45m第3s内重力做的功为W＝mg(h－h′)＝200×10－3×10×(－20＋45)J＝50J由重力做功与重力势能改变的关系可知，小球的重力势能减少了50J。[答案](1)－40J(2)50J，小球的重力势能减少了50J(1)重力势能的大小与零势能面的采纳相关。(2)重力做功、重力势能的变化量与零势能面的采纳没关。(3)计算重力做功、重力势能、重力势能的变化量时要注意差别其正、负。1．(多项选择)相关重力势能的变化，以下说法中正确的选项是()A．物体受拉力和重力作用向上运动，拉力做功是1J，但物体重力势能的增添量有可能不是1JB．从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛，落到地面上时，物体重力势能的变化是相同的C．从同一高度落下的物体抵达地面，考虑空气阻力和不考虑空气阻力的状况下重力势能的减少许是相同的D．物体运动中重力做功是－1J，但物体重力势能的增添量不是1J解析：选ABC据重力做功的特色：与经过路径没关，与能否受其余力没关，与其余力做功多少没关，只取决于始末地点的高度差，再依据重力做功等于重力势能的减少同意知A、B、C正确，D错误。2.以以下图，质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后，再滚上另一斜面，当它抵达eq\f(h,4)的D点时，速度为0。在这个过程中，重力做功为()A.eq\f(mgh,4)B.eq\f(3mgh,4)C．mghD．0解析：选B