高中物理 第七章 机械能守恒定律 74 重力势能领学案新人教版必修2.docx

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高中物理第七章机械能守恒定律74重力势能领学案新人教版必修2

高中物理第七章机械能守恒定律7.4重力势能领学案新人教版必修2

7、4　重力势能学习目标

1、知道重力做功与路径无关的特点、理解重力势能的概念、2、理解重力做功与重力势能变化的关系、3、知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球系统所共有的、学习疑问学习建议

【预学能掌握的内容】

一、重力的功

1、特点只跟物体运动的______和______的位置有关，而跟物体运动的______无关、2、表达式WG＝______＝mg（h1－h2），其中h

1、h2分别表示物体起点和终点的高度、

二、重力势能

1、定义：

物体由于________而具有的能量叫做重力势能、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＝______、3、单位：

______、4、重力做功与重力势能变化的关系表达式：

WG＝______________－________________＝－ΔEp、

三、重力势能的性质

1、相对性：

重力势能总是相对选定的__________而言的（该平面常称为__________）、2、标矢性：

重力势能为____量，其正负表示重力势能的大小、物体在参考平面上方时，重力势能为____值；在参考平面下方时，重力势能为____值、3、系统性：

重力势能是________与物体所组成的________共有的、

【合作探究一】

重力做功问题

1、设质量为m的物体，从高度是的位置，竖直向下运动到高度是的位置，这个过程中重力做功？

类型1中WG＝类型2中WG=问题

2、类型3重力做的功如何求?

（提示：

用微元法）

思考：

在第三种情况下重力做的功和前两种情况中重力做的功是否相等？

你可以得到什么样的结论?

重力做功的表达式是什么?

【归纳总结】

一、重力的功

1、特点：

只跟物体运动的______和______的位置有关，而跟物体运动的______无关、2、表达式：

WG＝______＝mg（h1－h2），其中h

1、h2分别表示物体起点和终点的高度、

【典题探究】

例题1：

在排球比赛中，某运动员用400N的力把质量为300g的排球从

2、8m的高度扣向对方的场地内、在球被扣到落地的过程中，重力对他所做的功是多少?

（g取10m／s2）

【合作探究二】

重力势能（认真阅读教材65页“重力势能”一段，回答下面几个问题）、问题1：

物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量、特殊意义在于什么？

问题2：

怎样定义物体的重力势能?

问题3：

重力势能的表达式是什么?

重力势能中的“h”和重力做功表达式中的“h”含义一样吗？

问题4：

重力势能是矢量还是标量?

重力势能的单位是什么?

符号是什么?

问题5：

如图所示，质量为m的物体自高度为h1的A处下落至高度为h2的B处，求此过程中重力做的功和重力势能的变化量，并分析重力势能与重力做功的关系是什么?

、

【归纳总结】

二、重力势能

1、定义：

物体由于________而具有的能量叫做重力势能、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＝______、3、单位：

______、符号：

4、重力做功与重力势能变化的关系

（1）表达式：

WG＝______________－________________＝－ΔEp、

（2）当物体由高处向低处运动时，重力做功，物体重力势能，也就是WG>0，Ep1>Ep2；（3）当物体从低处运送到高处时，重力做功（或者说），重力势能，也就是WG<0，Epl

2、

【典题探究】

例题2：

质量为m的物体从离湖面H高处由静止释放，落在距湖面为h的湖底，如图所示，在此过程中（　）

A、重力对物体做功为mgH

B、重力对物体做功为mg（H＋h）

C、物体的重力势能减少了mg（H＋h）

D、物体的重力势能增加了mg（H＋h）

【合作探究三】

重力势能的相对性和系统性问题

1、物体位置一定时，它的重力势能一定是确定的吗？

与什么有关？

问题

2、根据图，m＝0、5kg，h1＝

1、2m，h2＝0、8m、完成下列表格：

参考平面的选择小球在A处的重力势能小球在B处的重力势能整个下落过程中重力做的功整个下落过程中重力势能的增量桌面地面问题

3、选择不同的参考面，对哪些物理量有影响？

对哪些物理量没有影响？

问题

4、重力势能的正负的意义？

问题5：

为什么说重力势能是物体与地球共有的？

【归纳总结】

三、重力势能的相对性

1、重力势能的Ep=mgh中的h指的是物体的重心到零势参考平面的距离。

研究重力势能，必须首先选取。

通常以为参考平面，但在实际问题中参考平面可以任意选取。

2、重力势能的正负：

在参考平面上，物体的重力势能为；在参考平面上方物体的重力势能为的，表示重力势能比零势能面的势能；在参考平面下方物体的重力势能为的，表示重力势能比零势能面的势能、3、在研究物体的重力势能时，选取不同的零势参考平面，显然得到的重力势能是的，这一结论称为重力势能的相对性。

但重力势能的变化与参考平面的选取，即重力势能的变化是绝对的。

4、重力势能应该是____________组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的、

【典题探究】

例题3：

关于重力势能，下列说法中正确的是（　　）

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－3J变化到－5J，重力势能增大了

D、重力势能的减少量等于重力对物体做的功

【课堂检测】

1、关于重力势能的说法中正确的是（　　）

A、质量大的物体其重力势能大

B、位置高的物体其重力势能大

C、水平地面上的物体重力势能都相等

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

2、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（　　）

A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少

B、当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加

C、重力做功的多少与参考平面的选取无关

D、重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功

3、质量是0、1kg的小球，从离地面高10m的地方下落2m时，它的重力势能减少了（　　）

A、0J

B、2J

C、8J

D、10J

4、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＝10m/s2）

（　　）

A、重力做功为

1、8J

B、重力做了0、55J的负功

C、物体的重力势能一定减少0、55J

D、物体的重力势能一定增加

1、25J

5、甲、乙两个物体的位置如图所示，质量关系m甲

1、Ep2，则有（　　）

A、Ep1>Ep2

B、Ep1

C、Ep1＝Ep2

D、无法判断

6、大型拱桥的拱高为h，弧长为l，如图所示，质量为m的汽车在以不变的速率v由A点运动到B点的过程中，以下说法正确的是（　　）

A、由A到B的过程中，汽车的重力势能始终不变，重力始终不做功

B、汽车的重力势能先减小后增加，总的变化量为0，重力先做负功，后做正功，总功为零

C、汽车的重力势能先增大后减小，总的变化量为0，重力先做正功，后做负功，总功为零

D、汽车的重力势能先增大后减小，总的变化量为0，重力先做负功，后做正功，总功为零

7、如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，

A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速释放，则（　　）

A、沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值

B、两小球到达C点和D点时，重力做功相等

C、两小球到达C点和D点时，重力势能相等

D、两小球刚开始从A和B两处无初速释放时，重力势能相等

8、下列说法正确的是（　　）

A、自由落体运动的物体，在第1s内与第2s内重力势能的减少量之比为1：

3

B、做竖直上抛运动的物体，从抛出到返回抛出点的过程中，重力对物体所做的功为零

C、物体做匀速直线运动时重力势能一定不变

D、在平衡力的作用下运动的物体，重力势能一定不变

9、有关重力势能的变化，下列说法中正确的是（　　）

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加量有可能不是1J

B、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到达地面，考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的

D、物体运动中重力做功是－1J，但物体重力势能的增加量不是1J

10、如图所示，质量为m的小球（可视为质点），从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h，当地重力加速度数值为g。

若以桌面为参考平面，小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化量分别是（　　）

A、0，mg（H+h）

B、mgh，－mg（H＋h）

C、－mgh，mg（H－h）

D、－mgh，－mg（H＋h）

11、一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升h、关于此过程，下列说法中不正确的是（　　）

A、提升过程中手对物体做功m（a＋g）h

B、提升过程中合外力对物体做功mah

C、提升过程中物体的重力势能增加m（a＋g）h

D、提升过程中物体克服重力做功mgh

12、质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为g，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是（　　）

A、物体重力做的功为mgh

B、物体所受阻力做功为

C、物体重力势能减少了mgh

D、物体克服阻力所做的功为

13、如图所示，一根轻质细杆的两端分别固定着

A、B两个小球，O为光滑的转轴，细杆可在竖直平面内绕O点自由转动，已知AO长为l，BO长为2l，A球质量为m，B球质量为2m，使杆从水平位置由静止开始释放，当杆处于竖直位置时，系统的重力势能减少了________、

14、质量为3kg的物体放在高4m的平台上，g取10m/s

2、求：

（1）物体相对于平台表面的重力势能是多少？

（2）物体相对于地面的重力势能是多少？

（3）物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？

重力做的功是多少？

15、如图所示，一条铁链长为2m，质量为10kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做功为多少？

铁链的重力势能变化了多少？

（g取10m/s2）

16、质量为m的均匀链条长为L，开始放在光滑的水平桌面上时，有的长度悬在桌边缘，如图所示，松手后，链条滑离桌面，问：

从开始到链条刚好滑离桌面过程中重力势能变化了多少？

17、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？

18、在离地80m处无初速释放一小球，小球质量为m＝200g，不计空气阻力，g取10m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考平面、求：

（1）在第2s末小球的重力势能；

（2）在第3s内重力所做的功及重力势能的变化、