8.2 重力势能 学案-高中物理人教版（2019）必修第二册

8.2重力势能【学习目标】1.通过复习回顾、受力分析、画图计算，知道重力做功与路径无关.2.通过观察图片、观看视频，结合生活中的实例，理解重力势能的变化与重力做功的关系.3.通过实例分析，巩固对重力势能概念的理解，掌握影响重力势能大小的因素，会用重力势能的定义进行计算，知道重力势能的相对性4.通过实例演示，理解弹性势能，了解弹性势能的决定因素【学习过程】课前检索复习重力做功的相关内容，结合初中所学重力势能概念，完成以下内容：1.做功必备的两个条件:一、二

2.功的表达式：.重力做功表达式：3.重力势能的影响因素：和.物体的质量、所处的位置____________，重力势能就越大。4.做功与能量的关系：力对物体做正功，物体的能量_________、力对物体做负功，物体的能量_________。二、课中学习（一）重力做的功【自主学习与思考】【思考1】将同一小球沿3种不同路径从A点移动到B点，小球质量为m，重力做功多少？.你能根据已经学过的物理知识和计算公式，分别计算出三种情况下重力所做的功吗？第一种情况，重力做功计算过程：第一种情况，重力做功计算过程：第二种情况，重力做功计算过程：第二种情况，重力做功计算过程：第三种情况，重力做功计算过程：第三种情况，重力做功计算过程：【教师点拨】重力做功重力做功大小表达式式中Δh指初位置与末位置的_______；h1、h2分别指_______、_______的高度。尽管物体运动的路径不同，但高度的变化是______的，重力做的功也是_____的。

【思考2】我校举行大型培训活动时，师生需要上7楼大礼堂进行活动，当活动结束后，要从第7楼下回到1楼教室。可以乘电梯下楼，也可以沿楼梯走下楼。请问：两种方式下楼，重力做的功是否相等？【强调】物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。（4）物体下降时重力做_______功；物体被举高时重力做_______功。（二）重力势能【合作交流与表达】【合作交流1】根据多媒体展示生活中的场景图片，讨论：小朋友为什么能从滑梯顶端自由下滑？水电站为什么要修那么高的大坝？【合作交流2】阅读物理书和相关资料，了解重力势能的概念、表达式及与重力做功的关系，交流对重力势能的理解和解读。1.重力势能的概念：物体由于被而具有的能量叫重力势能2.定义：我们把________叫作物体的重力势能，常用______表示。3.表达式：______________4.单位：国际单位制中的是_______，符号_____；1J=_______=_______5.重力势能的理解：1）重力势能是________量，与物体________________________相对应2）重力势能是_______量，只有________，没有________，但有________。正值表示物体处于参考平面________，负值表示物体处于参考平面________3）重力势能具有________性，由________可知，高度h的相对性决定了重力势能具有相对性，重力势能的大小与________________的选取有关。4）重力势能具有________性，重力是地球对物体吸引而产生的，所以重力势能是物体和地球这个系统共同具有的，平时所说的“物体的重力势能”只是一种简化的说法（三）重力做功与重力势能变化的关系【自主学习与思考】结合生活中的实例，分析重力做功与重力势能变化之间的关系。世界上五大最高摩天轮排行，中国两个上榜，第一高达450米，假设一个50kg的乘客从地面乘坐该摩天轮到达最高点，则：(1)乘客重力做功为多少？(2)乘客的重力势能变化了多少？(3)由(1)、(2)可知，重力做功与重力势能的变化有什么关系？【学生分析与交流】【合作交流与表达】重力做功重力势能物理意义只与初、末位置的________有关，与路径及参考平面的选择______与参考平面的选择______，同一位置的物体，选择不同的参考平面，其重力势能的值_________表达式影响大小的因素联系重力做功过程是重力势能__________的过程:1)重力做正功，重力势能_________2)重力做负功，重力势能_________重力做了多少功，重力势能就改变多少，即__________________（四）弹性势能【合作探究与思考】利用按动笔中的小弹簧，感受弹性势能：拉长或压缩的弹簧，弹簧发生了弹性形变能够做功，它们具有什么能量呢？跟什么因素有关？观察展示的图片、回顾生活场景：卷紧的发条、拉开的弓、撑竿跳高运动员手中弯曲的竿等等，这些物体都发生了弹性形变能够做功，它们具有什么能量呢？跟什么因素有关？1、弹性势能概念：发生_______的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能2、弹簧弹性势能的影响因素（1）（2）3、相对性和系统性（1）相对性：弹性势能的大小与选定的弹性势能位置有关，一般规定弹簧处于原长时的弹性势能（2）系统性：弹性势能是发生的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量，因此弹性势能具有系统性【自主学习与思考】根据胡克定律F＝kx，作出弹力F与弹簧形变量x关系的F－x图线，如图所示：（1）W弹＝＝，所以Ep＝.（2）弹性势能的变化只与弹力做功有关，弹力做功，弹性势能增大，反之则减小；同一根弹簧，当拉伸型变量=压缩型变量时，弹簧的弹性势能（3）弹力做功与弹性势能变化量的关系：（五）课后检索1.判一判(1)物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定。()(2)在地面上的物体具有的重力势能一定等于零。()(3)只要重力做功，重力势能一定变化。()(4)物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变。()2.下列关于重力势能的说法正确的是()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．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大C．一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能增加了D．地面上的物体的重力势能一定等于零3.质量为5kg的钢球，从离地面100m的高处自由下落1s，1s内钢球的重力势能减少了________J，1s末钢球的重力势能为________J(选取地面为参考平面)；如果选取地面上1m处的水平面为参考平面，1s末它的重力势能为________J；如果选取自由下落的出发点所在水平面为参考平面，1s末它的重力势能为________J。(g取10m/s2)4.如图所示的几个运动过程中，物体的弹性势能增加的是()A．如图甲，撑杆跳高的运动员上升过程中，杆的弹性势能B．如图乙，人拉长弹簧过程中，弹簧的弹性势能C．如图丙，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，小球被弹簧向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能B组（拓展学习）1.某游客带着孩子游泰山时，不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从山上的位置A滚到了山脚下的位置B，高度标记如图所示，则下列说法正确的是(重力加速度为g)()A．从A到B的曲线长度不知道，无法求出此过程重力做的功B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功C．从A到B重力做功mg(H＋h)D．从A到B重力做功mgH2.如图，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)。初始时刻，A、B处于同一高度并恰好处于静止状态。剪断轻绳后A下落，B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块(

)A.落地时的速度相同 B.机械能变化量相同C.重力势能的变化量相同 D.重力做功的平均功率相同3.如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570W、速度2m/s匀速行驶。已知小车总质量为50kg，MN=PQ=20m，PQ段的倾角为30°，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的有(

)A.从M到