湖南省中方縣高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.4 重力勢能教案 新人教版必修2.doc

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4　重力勢能 學習目標 1.認識重力做功與路徑無關. 2.理解重力勢能的概念,會用重力勢能的定義式進行計算. 3.理解重力勢能的變化和重力做功的關系. 4.知道重力勢能的相對性和系統(tǒng)性. 自主探究 1.重力的功:重力的功與路徑　　　　,只與它的　　　　有關,即:WG=　　　　. 2.重力勢能:物體受到的　　　　的乘積,即:Ep=　　　　. 3.重力勢能具有系統(tǒng)性,它是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有,物體的重力勢能是多少,并不是地球上的物體單獨具有的;重力勢能具有相對性,只有規(guī)定了　　　　之后,重力勢能才有確定的值.這個值可以是　　　　值(在零勢能面以上),可以是　　　　值(在零勢能面以下),可以是　　　　(在等勢面上). 4.重力做功跟重力勢能的關系:重力做功改變物體的重力勢能,重力做了多少功,物體的重力勢能　　　　.重力對物體做正功時,物體的重力勢能　　　　,重力做負功時,物體的重力勢能　　　　.即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp. 合作探究 一、重力的功 重力做功與什么因素有關呢? 設質量為m的物體,從高度是h1的位置,通過下列三種例子來探究一下. 思考:你認為這三種情況下如何求重力的功? 圖甲:重力做功　　　　　　　 圖乙:重力做功　　　　　　　 圖丙:重力做功　　　　　　　 結論: 表達式:　　　　　　　 二、重力勢能 1.重力勢能的定義 2.重力勢能是　　　 3.重力勢能的單位:　　　　,符號是　　　　 4.重力做功與重力勢能之間的關系　　　 【思考與討論】 閱讀教材說一說,如果重力做功與運動路徑有關,能量變化能否表示重力做的功? 三、重力勢能的相對性和系統(tǒng)性 1.相對性:重力勢能總是相對選定的　　　　而言,在上方,重力勢能為　　　　在下方,重力勢能為　　　. 注意:有實際意義的是重力勢能的　　　　,這個　　　　并不因選擇不同的參考平面而有所　　　　. 2.系統(tǒng)性:重力勢能是　　　　與　　　　組成的系統(tǒng)共有的. 【鞏固訓練】 練習1如圖表示一個斜拋物體的運動,當物體由拋出位置1運動到最高位置2時,重力做功是多少?由位置2運動到跟位置1在同一水平面上的位置3時,重力做功是多少?由位置1運動到位置3呢? 練習2關于重力勢能,以下說法中正確的是(　　) A.某個物體處于某個位置,重力勢能的大小是唯一確定的 B.重力勢能為0的物體,不可能對別的物體做功 C.物體做勻速直線運動時,重力勢能一定不變 D.只要重力做功,重力勢能一定變化 練習3將重為50N的物體沿著豎直方向向上勻速吊起10m高,此過程中物體的重力勢能變化了　　　　J,拉力對物體做功　　　　J.若物體以1m/s2的加速度上升10m高,此過程中物體的重力勢能變化了　　　　J,拉力對物體做了　　　　J的功.(g取10m/s2) 練習4質量為3kg的物體放在高4m的平臺上,取平臺為零勢能面,求: (1)物體相對于平臺表面的重力勢能是多少? (2)物體相對于地面的重力勢能是多少? (3)物體從平臺落到地面上,重力勢能變化了多少?重力做的功是多少? (4)若取地面為零勢能面,物體從平臺落到地面上,重力勢能變化了多少?重力做的功是多少?(g取10m/s2) 課堂檢測 1.下列關于重力勢能的說法正確的是(　　) A.重力勢能是地球和物體共同具有的,而不是物體單獨具有的 B.重力勢能的大小是相對的 C.重力勢能等于零的物體,不可能對別的物體做功 D.在地面上的物體具有的重力勢能一定等于零 2.沿著高度相同,坡度不同,粗糙程度也不同的斜面將同一物體分別從底端拉到頂端,下列說法正確的是(　　) A.沿坡度小的斜面運動時物體克服重力做功多 B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多 C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多 D.不管沿怎樣的斜面運動,物體克服重力做功相同,物體增加的重力勢能也相同 3.關于重力勢能,以下敘述正確的是(　　) A.重力對物體做功越多,物體的重力勢能減少越多 B.物體克服重力做功越多,物體的重力勢能減少越多 C.重力對物體不做功,物體的重力勢能一定為零 D.物體克服重力做的功等于重力勢能的增加量 4.質量為50kg、高為1.8m的跳高運動員,背越式跳過2m高的橫竿而平落在高50cm的墊子上,整個過程中重力對人做的功大約為(　　) A.1000J B.750J C.650J D.200J 5.運動員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個過程.將人和傘看成一個系統(tǒng),在這兩個過程中,下列說法正確的是(　　) A.阻力對系統(tǒng)始終做負功 B.系統(tǒng)受到的合力始終向下 C.重力做功使系統(tǒng)的重力勢能增加 D.任意相等的時間內(nèi)重力做的功相等 6.地面上豎直放置一根勁度系數(shù)為k,原長為L0的輕彈簧,在其正上方有一質量為m的小球從h高處自由落到輕彈簧上,彈簧被壓縮,則小球速度最大時重力勢能為(以地面為參考平面)(　　) A.mg(L0-) B. C.mgL0 D.mg(h+L0) 7.物體做自由落體運動,如圖所示為其相對于地面的重力勢能與下落速度的關系圖象,其中正確的是(　　) 8.一根粗細均勻的長直鐵棒重600N,平放在水平地面上.現(xiàn)將一端從地面抬高0.50m,而另一端仍在地面上,則(　　) A.鐵棒的重力勢能增加了300J B.鐵棒的重力勢能增加了150J C.鐵棒的重力勢能增加量為0 D.鐵棒重力勢能增加多少與參考平面選取有關,所以無法確定 9.如圖所示,某物塊分別沿三條不同的軌道由離地面高h的A點滑到同一水平面上,軌道1、2是光滑的,軌道3是粗糙的,則(　　) A.沿軌道1滑下重力做的功多 B.沿軌道2滑下重力做的功多 C.沿軌道3滑下重力做的功多 D.沿三條軌道滑下重力做的功一樣多 10.質量為m的物體,沿傾角為α的光滑斜面由靜止下滑,當下滑t s時重力勢能減少量為(　　) A.mg2t2sinα B. mg2t2 C.mg2t2 D.mg2t2sin2α 11.質量為m的均勻鏈條長為L,開始放在光滑的水平桌面上時,有的長度懸在桌邊緣,如圖所示,松手后,鏈條滑離桌面,問:從開始到鏈條剛好滑離桌面過程中重力勢能變化了多少? 12.起重機以的加速度,將質量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升h高度,則起重機鋼索的拉力對物體做的功為多少?物體克服重力做功為多少?物體的重力勢能變化了多少?(空氣阻力不計) 13.在離地80m處無初速釋放一小球,小球質量為m=200g,不計空氣阻力,g取10m/s2,取最高點所在水平面為零勢能參考平面.求: (1)在第2s末小球的重力勢能; (2)在第3s內(nèi)重力所做的功及重力勢能的變化. 參考答案 自主探究 1.無關　高度差　mgh=mgh1-mgh2 2.重力與所處的高度　mgh 3.零勢能面　正　負　零 4.改變了多少　減少　增加 合作探究 一、重力的功 WG=mgh=mgh1-mgh2 WG=mgcosθl=mgh=mgh1-mgh2 WG=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3=mgh=mgh1-mgh2 重力做功只跟它的起點與終點的位置有關,而與運動路徑無關. WG=mgh1-mgh2 二、重力勢能 1.物體的重力勢能等于它所受的重力與所處的高度的乘積. 2.標量 3.焦耳　J 4.WG=Ep1-Ep2 【思考與討論】 不能.因為物體的勢能是物體憑借其位置所具有的能量,正是因為重力做功與路徑無關,說明與重力做功相關的能量才是一種“物體憑借其位置所具有的能量”,才是一種勢能,才能把mgh叫做重力勢能.如果重力做功與路徑有關,那么與重力做功相關的能量也就與路徑有關,就不能把mgh叫做重力勢能.正如摩擦力做功與路徑有關,對于摩擦力就不能引入相應的“摩擦力勢能”. 三、重力勢能的相對性和系統(tǒng)性 1.參考平面　正　負　差值　差值　不同 2.物體　地球 【鞏固訓練】 1.由1至2重力做功-mgh　由2至3重力做功mgh　由1至3重力做功為零 2.答案:D 3.答案:500　500　500　550 4.解析:(1)0　(2)120J　(3)減小了120J　120J　(4)減小了120J　120J 課堂檢測 1.AB　2.D　3.AD　4.D　5.A　6.A　7.C　8. B　9.D　10.D 11.解析:設桌面為參考平面,開始時重力勢能 Ep1=-mg=-. 末態(tài)時重力勢能Ep2=-mg=-. 故重力勢能變化ΔEp=Ep2-Ep1=-mgL. 答案:減小mgL 12.答案:0.75mgh　-mgh　增加了mgh 13.解析:(1)在第2s末小球所處的高度為 h=-gt2=-1022m=-20m 重力勢能為Ep=mgh=0.210(-20)J=-40J. (2)在第3s末小球所處的高度為 h=-gt2=-1032m=-45m. 第3s內(nèi)重力做功為 WG=mg(h-h)=0.210(-20+45)J=50J WG>0,所以小球的重力勢能減少,且減少了50J. 答案:(1)-40J　(2)50J　減少了50J