高一物理（人教版）学案 必修二 第八章 第2节　重力势能

4/5第2节重力势能(强基课逐点理清物理观念)课标要求层级达标理解重力势能,知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。学考层级1.知道重力做功的特点。2.理解重力势能的表达式。3.了解弹性势能的概念及决定因素。选考层级1.通过物体沿不同路径运动时重力做功的分析,归纳出重力做功与路径无关的特点。2.通过重力做功与重力势能变化的关系,体会功能关系。逐点清(一)重力做功的特点[多维度理解]1.重力做的功重力所做的功WG=,Δh指初位置与末位置的高度差。

2.重力做功的特点物体运动时,重力对它做的功只跟它的有关,而跟物体无关。

3.重力做功的正负物体下降时重力做功;物体被举高时重力做功。

[全方位练明]1.判断下列说法是否正确。(1)重力做功与路径无关,只与该物体初、末位置的高度差有关。()(2)同一物体运动的位移越大,重力对其做的功越多。()(3)物体下降时重力做正功,WG=mgh;物体上升时重力做负功,WG=-mgh。()2.如图所示,某段滑雪雪道倾角θ=30°,总质量m=50kg的滑雪运动员和雪橇从距底端高为h=10m处的雪道上由静止开始匀加速下滑,所受阻力为Ff=150N,重力加速度g取10m/s2,运动员从上向下滑到底端的过程中,重力所做的功为()A.4500J B.5500JC.5000J D.6000J3.如图所示,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,当它到达h4处的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为(重力加速度为g)()A.mgh4 B.C.mgh D.0逐点清(二)重力势能[多维度理解]1.重力势能(1)定义:物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。(2)大小:物体的重力势能等于它所受与所处的乘积,表达式为Ep=mgh。

(3)单位:在国际单位制中是,符号为。

2.重力做功与重力势能的关系WG=(其中Ep1表示物体在初位置的重力势能,Ep2表示物体在末位置的重力势能)。

两种情况:(1)物体由高处运动到低处时,重力做,重力势能,即WG0,Ep1Ep2。

(2)物体由低处运动到高处时,重力做,重力势能,即WG0,Ep1Ep2。

3.重力势能的相对性(1)参考平面:物体的重力势能总是相对于某一来说的,在参考平面上,物体的重力势能取为。

(2)相对性:选择不同的参考平面,物体重力势能的数值。

(3)正负的含义:参考平面上方物体的重力势能是,参考平面下方物体的重力势能是。

[微点拨](1)重力势能是标量,但有正负,正负表示重力势能的大小。(2)重力势能的变化量ΔEp是绝对的,与参考平面的选取无关。[典例]如图所示,水平桌面距地面的高度为0.8m,一物体(可看成质点)质量为2kg,放在桌面上方0.4m的支架上,则:(g取10m/s2)(1)以桌面为参考平面,计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量;(2)以地面为参考平面,计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量;(3)比较以上计算结果,说明什么问题?尝试解答:[全方位练明]1.下列说法正确的是()A.对于同一个参考平面,若A物体重力势能为-1J,B物体重力势能为-3J,则EpA<EpBB.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C.重力做功的大小与参考平面的选取有关D.克服重力做功,物体的重力势能减小2.(2024·菏泽高一检测)一个100g的球从1.8m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25m的高度,则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10m/s2)()A.重力做功为1.8JB.重力做了0.55J的负功C.球的重力势能一定减少0.55JD.球的重力势能一定增加1.25J逐点清(三)弹性势能[多维度理解]1.定义:发生形变的物体的各部分之间,由于有的相互作用而具有的势能,叫作弹性势能。

2.影响弹性势能的因素(1)弹性势能跟形变的大小有关:同一弹簧,在弹性限度内,形变越大,弹簧的弹性势能就。

(2)弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关:在弹性限度内,不同的弹簧发生同样大小的形变,劲度系数,弹性势能越大。

3.弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系同重力做功与重力势能的变化关系相似:[全方位练明]1.判断下列说法是否正确。(1)当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大。()(2)当弹簧变短时,它的弹性势能一定变小。()(3)在拉伸长度相同时,劲度系数越大的弹簧,它的弹性势能越大。()(4)弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能。()2.如图所示中的几个运动过程,物体弹性势能增加的是()A.如图甲所示,跳高运动员从压竿到竿伸直的过程中,杆的弹性势能B.如图乙所示,人从原长拉伸弹簧的过程中,弹簧的弹性势能C.如图丙所示,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中,橡皮筋的弹性势能D.如图丁所示,小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能3.一根弹簧的弹力与其伸长量(位移)的关系F⁃x图像如图所示,当弹簧的伸长量由3.0cm变到6.0cm的过程中()A.弹力所做的功是0.45J,弹性势能减小了0.45JB.弹力所做的功是0.6J,弹性势能减小了0.6JC.弹力所做的功是-0.45J,弹性势能增大了0.45JD.弹力所做的功是-45J,弹性势能增大了45J课下请完成课时跟踪检测(十九)第2节重力势能逐点清(一)[多维度理解]1．mgΔh2.起点和终点的位置运动的路径3.正负[全方位练明]1．(1)√(2)×(3)√2．选C根据题意可知，重力所做的功为W＝mgh＝5000J，故A、B、D错误，C正确。3．选B解法一分段法小球由A→B，重力做正功W1＝mgh；小球由B→C，重力做功为0；小球由C→D，重力做负功W2＝－mg·eq\f(h,4)；故小球由A→D全过程中重力做功WG＝W1＋W2＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(h－\f(h,4)))＝eq\f(3,4)mgh，B正确。解法二全过程法全过程的高度差为h1－h2＝eq\f(3,4)h，故重力做功为WG＝eq\f(3,4)mgh，B正确。逐点清(二)[多维度理解]1．(2)重力高度(3)焦耳J2.Ep1－Ep2(1)正功减少＞＞(2)负功增加＜＜3．(1)水平面0(2)不同(3)正值负值[典例]解析：(1)以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度为h1＝0.4m，因而物体具有的重力势能为Ep1＝mgh1＝2×10×0.4J＝8J物体落至地面时，物体的重力势能为Ep2＝mgh2＝2×10×(－0.8)J＝－16J因此物体在此过程中重力势能的减少量为ΔEp＝Ep1－Ep2＝8J－(－16)J＝24J。(2)以地面为参考平面，物体距参考平面的高度为h1′＝(0.4＋0.8)m＝1.2m，因而物体具有的重力势能为Ep1′＝mgh1′＝2×10×1.2J＝24J物体落至地面时，物体的重力势能为Ep2′＝0在此过程中，物体重力势能的减少量为ΔEp′＝Ep1′－Ep2′＝24J－0＝24J。(3)通过上面的计算，说明重力势能是相对的，它的大小与参考平面的选取有关，而重力势能的变化量是绝对的，它与参考平面的选取无关。答案：(1)8J24J(2)24J24J(3)见解析[全方位练明]1．选B对于同一个参考平面，若A物体重力势能为－1J，B物体重力势能为－3J，则EpA＞EpB，故A错误；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，故B正确；重力势能的大小与参考平面的选取有关，重力做功的大小与参考平面的选取无关，故C错误；克服重力做功即重力做负功，物体的重力势能增大，故D错误。2．选C整个过程重力对球做正功，其大小为WG＝mgΔh＝mg(h1－h2)＝0.55J，A、B错误；重力做正功，重力势能减少，且重力做多少正功，重力势能就减少多少，因此球的重力势能减少了0.55J，C正确，D错误。逐点清(三)[多维度理解]1．弹性弹力2.(1)越大(2)越大[全方位练明]1．(1)×(2)×(3)√(4)×2．选B题图甲中竿的弹性势能先增加后减小，题图乙中弹簧的弹性势能