重力势能导学案

1、聿 第 4 节 重力势能蒁学习目标：薈 1. 理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算2.3. 螄理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关4.5. 螀知道重力势能的相对性芈重点：重力势能的概念及重力做功与重力势能变化的关系.蚆难点 ：重力势能及其系统性相对性.膃课前预习案（自主预习，知识链接）薀 1. 知识准备（ 1）（ 2） 荿 总结重力做功的特点和重力势能的表达式（ 3）（ 4） 螅 重力势能的变化和重力做功之间的关系（ 5）（ 6） 薂 重力势能的相对性和系统性芀 2. 学习新知莁物体高度变化时，重力要对物体做功，当物体向下运动时，重力对物体做_膇功，当物体向上运

2、动时，重力对物体做_功，重力对物体做的功只跟它的肂_ 有关，而跟物体运动的路径_，功的大小等于重力与始末位羁置的 _的乘积膈 物体的重力势能等于它所受重力与_的乘积，表达式为ep _.在芅国际单位制中单位为_，符号为 _蚅 重力做功与重力势能变化的关系式为_ ，当物体由高处运动到低处时，重力做 _ 功，重力势能_，即w g0， ep1ep2.重力势能减少的数量等于重 力 做 的 功 当 物 体 由 低 处 运 动 到 高 处 时 ， 重 力 做 _ 功 ， 或 者 说_ ，重力势能 _，即w g 0， ep 1ep2.重力势能增加的数量等于 _螁重力势能的相对性艿 参考平面：物体的重力势能总是

3、相对于某一_ 来说的，这个_叫做参考平面在参考平面上，物体的重力势能取作_薈参考平面的选取：选择哪一个水平面作参考平面，要根据具体情况而定，一般以解决膅问题方便为原则蒂选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是_的，但物体在固定的两个位置的重力势能的差值与选择的参考平面_对选定的参考平面，上方物体的重力势能是 _ 值，下方物体的重力势能是_值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能_肇 3. 阅读思考螆 （ 1）重力做功的特点？重力的功可能和哪些因素有关？薄 （ 2）重力势能的变化和重力做功之间的关系是怎样的？写出它们之间的关系式。节 （ 3）如何理解重力势能具有相对

4、性和势能属于系统所共有？膈 4. 预习自测袅 （ 1）沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，羃下列说法正确的是()羂 a沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多膀 b沿坡度大，粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多膇 c沿坡度小，粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多蒃 d不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做功相同，物体增加的重力势能也相同螃 （ 2）关于重力势能的说法中正确的是()羇 a质量大的物体其重力势能大芅 b位置高的物体其重力势能大袂 c水平地面上的物体重力势能都相等蒃 d水平地面上方物体的重力势能有可能比水平地面下方物体的重力势能小肈 （ 3）

5、关于重力做功和物体重力势能的变化，下面说法中正确的是()蚈 a当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少薅 b当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加罿 c重力做功的多少与参考平面的选取无关肀 d重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功螆课内学习案（合作学习，师生互动）羅 1. 探究释疑蚀知识点一重力做功的特点袇问题 1：看图 7.4 1，根据力对物体做功的公式，计算物体由a 点竖直向下运动到b点过程中重力做的功。袄问题 2：看图 7.4 2，根据力对物体做功的公式，计算物体由a 点沿倾斜面运动到b点过程中重力做的功。莄问题 3：看图 7.4 3，根据力对物体做功的公式以及无限分割思想

6、，计算物体由a 点沿曲线运动到 b 点过程中重力做的功。蒀问题 4：总结重力做功的特点是什么？mgh这个表达式具有什么特殊的意义？羈针对训练：芇 1. 如图 1 所示， a 点距地面高为 h，b 点在地面上，一物体沿两条不同的路径acb和 adb由 a 点运动到 b 点，则 ()膁 a沿路径 acb重力做的功多一些羀 b沿路径 adb重力做的功多一些莅 c沿路径 acb和路径 adb重力做的功一样多图 1芃 d无法判断沿哪条路径重力做的功多一些羁 2. 如图 2 所示，质量为m的小球从高度为h 的斜面上的a 点滚下，经水平面bc后再h滚上另一斜面，当它到达3处的 d 点时，速度为零，在这个过程

7、中，重力做功为()a.b.mgh.2mgh螇b33c.d.蚂 c mghd 0蚁知识点二重力势能螈 图 2衿问题 1：计算重力势能的表示公式是什么？描述重力势能的单位及其含义。袆问题 2：根据公式分析重力势能与质量和高度的关系是怎样的？莆问题 3：重力势能的变化和重力做功之间的关系是怎样的？写出它们之间的关系式。蒂针对训练：羀 3. 如图 3，质量为m的小球，从离桌面h高处由静止下落，桌面离地高度为面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（h. 若以桌）螅 a.mgh 减少 mg（h-h ）膂 b.mgh 增加 mg（h+h）螇 c.-mgh 增加 mg（ h-h

8、 ）图3莇 d.-mgh减少mg（ h+h）芄 4. 如图 4 所示，光滑斜轨道下端与光滑圆周轨道相接。质量为释放经斜面进入圆周轨道后能通过轨道最高点 c，求小球由m的小球从a 点 运动到ca 点由静止点过程中重力做的功？蝿知识点三重力势能的相对性和系统性蒅问题 1：什么是参考平面？参考平面的选取是唯一确定的吗？通常如何选择参考平面？蚄问题2：选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是否相同？是否会影响有关重袂 图 4力势能问题的研究？蚃问题 3：如果物体在参考平面的上方， 重力势能取什么值？ 如果物体在参考平面的下方，重力势能取什么值？袀问题 4：为什么说“势能是系统所共有的”？2.3. 袈

9、归纳总结肃重力做功莃表达式蚇重力势能重力势能单位羆标矢性蒃重力势能的相对性和系统性袀 3. 当堂检测虿 1、关于重力势能的理解，下列说法正确的是（）肄 a. 重力势能是一个定值羂 b.当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少薀 c.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于0螀 d.重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的蒇 2、离地面高度相同的两物体甲和乙，已知m 甲 m 乙，则（以地面为参考平面）（）蚅 a. 甲物体的势能大莀 b.乙物体的势能大薇 c.甲、乙两物体势能相等薅 d.不能判断肅 3、如图 5 所示，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

10、，则下列说法中正确的是()肁 a. 沿 ab 面重力做功多羇 b.沿两个面重力做的功相同蒄 c.沿 ab 面重力势能减少多图 5袁 d.沿两个面减少的重力势能相同蚀 4、下列说法正确的是（）肆 a. 重力做正功，重力势能增加袃 b.重力做负功，重力势能增加薁 c.物体走的路径越长，重力做功越多蒈 d.重力势能的改变量与零势能点选取有关蒈 5、如图 6 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，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面时的重力势能为()莃 a. mgh蕿 b.mgh薆 c.mg(h+h )螂 d.- mgh肂课后训练案（自练自纠，巩固提升）薀

11、 1、用绳子吊起质量为 m的物体，使它以加速度a 匀加速升高 h，在此过程中，物体增加的重力势能为（）蚅 a.mghb.mgh+mah蒆 c.m（ g-a ） hd.mah袃 2、一只 100 g 的球从 1.8 m 的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m 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（）莈 a. 重力做功为 1.8 j肇 b. 重力做了0.55 j 的负功袅 c. 物体的重力势能一定减少0.55 j薃 d. 物体的重力势能一定增加1.25 j葿 3、如图 7所示，在水平地面上平铺着n 块砖，每块砖的质量为m，厚度为 h. 如果人工将砖一块一块地叠放起来，那么

12、人至少做功()芄 an(n 1)mgh1聿 b. 2n(n 1)mgh蒁 cn(n 1)mgh1薈 d. 2n(n 1)mgh螄 4、起重机以 g/4 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？螀 5、如图 8 所示，有一段长l=1.8 m ，质量为m=2.4 kg 的链条，放在高h=1.0 m 的水平桌面上，有 1 吊在桌面边缘，以地面为零势能参考平面，计算链条的重力势能. （ g 取 10m/s2）3芈膃参考 答 案薀 课前预习答案:(1)(2)荿正 负起点和终点的位置无关 高度差(3)(4

13、)螅所处高度mgh 焦耳j(5)(6)g p1 p2正减少负物体克服重力做功增加物体克服重力做的功薂(7)(8)芀水平面水平面零(9)(10)莁 不同无关 正负小膇预习自测答案 ：(1)(2)肂 d 重力做功只与初、末状态物体的高度差有关，不论是光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，物体克服重力做多少功( 重力做多少负功 ) ，它的重力势能也必增加多少，故选d。(3)(4)羁 d 重力势能 ep mgh，是相对值，与参考平面的选取有关，故a、 b 错参考平面不选水平地面时，p 0，分析可知， d 正确e(5)(6) 膈 abc 重力做正功，物体下降，重力势能减少；重力做负功，物体

14、升高，重力势能增加；重力做功的多少与重力及初、末位置的高度差有关，与参考平面的选取无关芅知识点一答案：蚅 针对训练： 1.c2 b螁知识点二答案：艿 针对训练： 3.d 4.解：小球由a 到 c过程中，重力做功wgmg(h2r)薈当堂检测答案：膅 1.b 、 d2.a3.b、 d4.b5.d小球落地点在参考平面以下，其重力势能为负值，即 mgh初态重力势能ep1 mgh，末态重力势能ep2 mgh，重力势能的变化量ep ep2 ep1 mgh mgh mg( h h) ，负号表示减少蒂课后训练答案：1.2.肇 d 2.b 3.bn 块砖平铺在水平地面上时，系统重心离地的高度为d 。当将它们叠

15、放 起 来 时 ， 系 统 重 心 离 地 高 度 为 nd2。 所 以 ， 至 少 需 要 做 功2we p 2e p1nmgndnmg d1 n(n 1)mgd 。2224.5.螆 解： 取竖直向上为正方向， 重物匀减速运动， 则加速度为负值， fmgma ，a1 g3 mg ， wf3 mgh 。重力做功 wg4则 ffhmgh ，则克服重力做功 mgh 。物体44的重力势能增加了mgh 。6.解：以地面为零势能面，可链条分为两部分，一部分为放在桌面上的2 ，另一部分为吊1 ，前一部分的重力势能3在边缘的ep 12 mgh22.4 10 116 j ，后半部分的重力势3331110.75.6 j ，链条的重力势能epep1ep2 21.6j 。能 ep 2mg (hl )2.4 10363以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。 , .for pe