人教版高中物理必修二 第7章 第4节 重力势能

第四节重力势能学习目标：1.认识重力做功与物体运动的路径无关的特点.2.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行有关计算.3.理解重力做功与重力势能变化的关系.4.知道重力势能具有相对性和系统性。【重点难点】重点：重力做功的特点，重力做功与重力势能变

化的关系。难点：重力做功与重力势能变化的关系。（1）举重运动员的杠铃落到地上，会砸穿地板，夸张的视频说明杠铃具有什么巨大能量？（2）若在天花板上分别挂一钢球和乒乓球，你在下面有什么不同感受？实验探究:

影响重力势能大小的因素1.提出问题：重力势能的大小与哪些因素有关？2.猜想:重力势能的大小与物体的质量有关；重力势能的大小与物体所处的高度有关。3.设计实验：a.实验器材:一个装有适量细沙的矿泉水瓶和瓶盖，一根细木筷，一根牙签，质量不等的2个钩码，一把直尺，一个带夹子的铁架台等。b.实验方法：(1)把装有适量细沙的矿泉水瓶放在地上，再把细木筷插入细沙中；(2)用同一铁块从不同高度处从静止开始释放，观察木筷插入细沙中的深度。(3)在木筷的正上方，用不同的小钩码从同一高度处从静止开始释放，观察小钩码被撞入细沙中的深度。4.进行实验：将数据填入表格中：分析与论证：分析：从实验现象可得到，同一物体下降的位置越高，重力势能越大；不同物体从同一高度下落，质量越大的，重力势能越大。结论:物体的质量越大，被举得越高，它具有的重力势能就越大。评估与交流：(1)为什么不同的小球要从同一高度释放？(2)同一小球却要从不同的高度释放？答：这其中用到了“控制变量法”来研究问题。不同的小球从同一高度释放的目的是为了控制高度相同，研究重力势能与质量的单一关系；同一小球要从不同的高度释放，也是为了控制质量相同，研究重力势能与高度的单一关系。实验次数钩码质量钩码下落处与瓶盖的距离木筷被撞入细沙中的深度1234物体从A落到B的过程中,重力做功重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关!思考：对于上述重力沿不同路径做功的三种情形的分析，你有什么体会？AhBAChθLΔh1Δh2Δh3ABh二、重力做功WG=mg⊿h=mgh1-mgh2“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。它与重力做功有关,又与势能的基本特征一致。把物理量mgh叫做重力势能。ABhAhBmABhθmL三、重力势能表达式Ep=mgh单位：焦（J）物体的重力势能等于它所受重力与它所处高度的乘积．势能是标量合作探究：

下图中物体运动时，重力做什么功？物体的重力势能发生怎样的变化？根据分析，你能确定重力做功与重力势能变化有什么关系吗？练习1、塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=10m的高度匀速运到高为h2=2m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？(g=10m/s2)解：重力做正功为：

WG=mg(h1-h2)=16000J=1.6Х104J重力势能减少Ep1-Ep2=mgh1-mgh2=1.6Х104J重力做正功重力势能减少；重力势能的减少量等于重力所做的功。练习2、塔吊把一质量为200kg的物体，从距地面高为h1=2m的高度匀速运到高为h2=10m的地方，重力做了多少功？物体的重力势能如何变化？(g=10m/s2)解：重力做负功为：

WG=mg(h1-h2)=－16000J=-1.6Х104J物体克服重力做了1.6Х104J的功；重力势能增加，重力势能的增加量为Ep2-Ep1=mgh2-mgh1=1.6Х104J重力势能的增加量等于物体克服重力所做的功重力做负功重力势能增加；3.重力做功与重力势能变化之间的关系末位置的重力势能初位置的重力势能重力势能的变化量重力势能减少的数量等于重力所做的功。重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功。

变式练习：如图所示，质量为m的小球，用一长为l的细线悬于O点，将悬线拉直成水平状态，并给小球一个向下的速度让小球向下运动，O点正下方D处有一钉子，小球运动到B处时会以D为圆心做圆周运动，并经过C点，若已知OD=l，则小球由A点运动到C点的过程中，重力势能减少了多少？重力做功为多少？位置坐标和位移？请同学们回忆：如何求A物体的高度足有5mA物体的高度只有2m物体所处的高度h有相对性！谁说得对？高度是相对的，势能也是相对的．计算要先选定参考平面►参考平面的选取是任意的，通常选择地面或最低点为参考平面.参考平面处的重力势能为零．势能是标量．+、–表示大小．重力势能有相对性（高度具有相对性）当堂练习：

如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.5m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.5m．请按要求填写下表．(g=10m/s2)所选取的参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功下落过程小球重力势能变化桌面地面7.5J10J-2.5J0Ｊh1h2AB►选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同！当堂练习：

如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.5m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.5m．请按要求填写下表．(g=10m/s2)参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功下落过程小球重力势能变化桌面地面7.5J10J-2.5J010J10J减少10J减少10Jh1h2AB►选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同！►对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关！3、重力势能的变化是绝对的（高度变化⊿h无相对性）重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积；如果没有重力，还有重力势能吗？说明：重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。4、势能是系统所共有的。1、重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的高度差有关。2、重力势能：等于重力与所处