高一物理新人教版必修二学案7.4重力势能

7.4重力势能教案（人教版必修2）
1．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________功，当物体向上运动时，重力对物体做______功，重力对物体做的功只跟它的
__________________ 相关，而跟物体运动的路径________，功的大小等于重力与始末位
置的 ____________ 的乘积．
2．物体的重力势能等于它所受重力与____________的乘积，表达式为E p＝ ________.在国际单位制中单位为________，符为 ______．
3．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 G >0，E p1>E p2.重力势能减少的数目等于重力
做的功．当物体由低处运动到高处时，重力做______功，或许说 ____________________ ，
重力势能 ________，即 W G<0 ，E p1<E p2.重力势能增添的数目等于 ___________．
4．重力势能的相对性
(1)参照平面：物体的重力势能老是相对于某一__________ 来说的，这个 ____________叫做参照平面．在参照平面上，物体的重力势能取作______ ．
(2)参照平面的选用：选择哪一个水平面作参照平面，要依据详细状况而定，一般以解决
问题方便为原则．
①选择不一样的参照平面，物体重力势能的数值是________的，但物体在固定的两个地点
的重力势能的差值与选择的参照平面________．
②对选定的参照平面，上方物体的重力势能是______值，下方物体的重力势能是 ______值，负表示物体在这个地点拥有的重力势能要比在参照平面上拥有的重力势能______．5．沿着高度同样，坡度不一样，粗拙程度也不一样的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，
以下说法正确的选项
是 ()
A．沿坡度小的斜面运动时物体战胜重力做功多
B．沿坡度大，粗拙程度大的斜面运动时物体战胜重力做功多
C．沿坡度小，粗拙程度大的斜面运动时物体战胜重力做功多
D．无论沿如何的斜面运动，物体战胜重力做功同样，物体增添的重力势能也同样
6．对于重力势能的说法中正确的选项是()
A．质量大的物体其重力势能大
B．地点高的物体其重力势能大
C．水平川面上的物体重力势能都相等
D．水平川面上方物体的重力势能有可能比水平川面下方物体的重力势能小
7．对于重力做功和物体重力势能的变化，下边说法中正确的选项是 ( ) A．当
重力对物体做正功时，物体的重力势能必定减少B．当物体战胜重力做功时，
物体的重力势能必定增添C．重力做功的多少与参照平面的选用没关
D．重力势能等于零的物体，不行能对其他物体做功
【观点规律练】
知识点一重力做功的特色
1．如图 1 所示，
A 点距地面高为
到B 点，则(
h ， B ) 图 1
点在地面上，一物体沿两条不一样的路径
ACB 和 ADB
由 A
点运动
A ．沿路径 AC
B 重力做的功多一些 B ．沿路径 ADB 重力做的功多一些
C ．沿路径 ACB 和路径 ADB 重力做的功同样多
D ．没法判断沿哪条路径重力做的功多一些 2.
图 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 后再滚上
另一斜面，当它抵达
h
处的 D 点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为
(
)
3
mgh
2mgh
A. 3
B. 3 C ． mgh D ． 0
知识点二 重力势能 3．对于重力势能，以下说法正确的选项是 ( )
A ．物体的地点一旦确立，它的重力势能的大小也随之确立
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－ 5 J 变到－ 3 J ，重力势能变小了
D ．重力势能的减少许等于重力对物体做的功
4．楼上某房间地板超出楼外处面4 m ，窗台比地板高
1 m ．一个质量为 10 kg 的重物分
别放在窗台上
2
A 处、地板上
B 处和楼外处面上
C 处． (g 取 9.8 m/s )
(1)以楼外处面为参照平面 (零势能面 )，重物在 A 、B 、C 三处的重力势能分别为
E pA ＝
________，E pB ＝ ________.E pC ＝ ________. E p A ＝ ________， (2)以该房间地板为参照平面，重物在 A 、B 、 C 三处的重力势能分别为 E pB ＝ ________， E pC ＝ ________.
E pA － E p B ＝______ ，A 、 C 两处的重力势能之差 E pA (3)重物在 A 、B 两处的重力势能之差
－E pC ＝ ________.
(4)物体在某处的重力势能的量值，跟参照平面的选用 ____关．
【方法技巧练】 一、重力做功与重力势能的关系
5．对于重力势能与重力做功，以下说法中正确的选项是 ( ) A ．物体战胜重力所做的功等于重力势能的增添量
B ．在同一高度，将物体以初速度 v 0 向不一样方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体所减少的重力势能必定相等
C ．重力势能等于零的物体，不行能对其他物体做功
D ．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力所做的功等于物体战胜重力所做的功与物体所增添的重力势能之和
图 3
6．质量为 m 的小球从离桌面高度为 H 处由静止着落， 桌面离地高度为 h ，如图 3 所示．若以桌面为参照平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中小球重力势能的变化分别
为()
A． mgh，减少 mg(H － h) B． mgh，增添 mg(H ＋ h) C．－ mgh，增添 mg(H － h) D．－ mgh，减少 mg(H ＋h) 7.
如图 4 所示，在水平川面上平铺着
图 4
n 块砖，每块砖的质量为m，厚度为h.假如人工将砖
一块一块地叠放起来，那么人起码做功()
A． n(n－ 1)mgh
1
B.2n(n－ 1)mgh
C． n(n＋ 1)mgh
1
D.2n(n＋ 1)mgh
二、重力势能变化量的求解方法
8．如图 5 所示，
图 5
两个底面积都是S 的圆筒，用一根带有阀门的细管相连通，放在水平川面上．两桶内盛
有密度为ρ的水，阀门封闭时两桶液面的高度分别为h1和 h2，现将连结两桶的管道阀门
翻开，让左边桶中的水迟缓流入右边桶内，最后两桶液面的高度同样，求在此过程中水
的重力势能的变化量？
参照答案
课前预习练
1．正负起点和终点的地点没关高度差
2．所处高度mgh焦耳 J
3．W G＝ E p1－ E p2正减少负物体战胜重力做功增添物体战胜重力做的功
4．(1) 水平面水平面零(2) ①不一
样没关②正负
小
5．D [对同一物体而言，重力做功的特色与物体的运动路径没关，只与初、末状态物体的
高度差相关，无论是圆滑路径仍是粗拙路径，也无论是直线运动仍是曲线运动，物体战胜
重力做多少功(重力做多少负功)，它的重力势能也必增添多少，应选 D.]
评论对同一物体而言，重力对物体所做的功只跟物体初、末地点的高度相关，跟物体
运动的路径没关，物体沿闭合的路径运动一周，重力做功为零，其实恒力( 大小、方向均不变 )做功都拥有这一特色．
6．D [重力势能 E p＝ mgh ，是相对值，与参照平面的选用相关，故A、 B 错．参照平面不选水平川面时， E p≠0，剖析可知， D 正确． ]
7．ABC [重力做正功，物体降落，重力势能减少；重力做负功，物体高升，重力势能增
加；重力做功的多少与重力及初、末地点的高度差相关，与参照平面的选用没关． ]
讲堂研究练
1．C
2.B
3.D
4．(1)490 J 392 J 0 (2)98 J 0 －392 J (3)98 J 490 J (4) 有
评论 重力势能拥有相对性．重力势能的表达式
E p ＝ mgh 是与参照平面的选择相关的， 式中的 h 是物体重心到参照平面的高度．当物体在参照平面以上时，重力势能
E p 为正当；当 物体在参照平面以下时，重力势能
E p 为负值．注意物体重力势能正负的物理意义是表示比零 势能大仍是小． (物体在参照平面上时重力势能为零 )
5．AB
6．D [小球落地址在参照平面以下，其重力势能为负值，即－ mgh ；
初态重力势能 E p1＝ mgH ，末态重力势能 E p2＝－ mgh ，重力势能的变化量 E p ＝ E p2－ E p1
＝－ mgh －mgH ＝－ mg(H ＋h)，负表示减少．
重力势能的变化也能够依据重力做功来判断，小球着落过程中重力做正功，因此重力势
能减少许为 W G ＝ mg(H ＋ h)． ]
方法总结
(1)重力做正功时， 重力势能减少， 减少的重力势能等于物体重力所做的功．(2) 重力做负功时，重力势能增添，增添的重力势能等于物体战胜重力所做的功．
(3)重力对物体 所做的功等于物体重力势能变化量的负值．
7．B [ 此题重在剖析各块砖的重心地点变化状况， 从而找出 n 块砖的重力势能变化状况．
把 n 块砖看做一个整体，其总质量是 M ＝ nm ，以地面为零势能面， n 块砖都平放在地面
h n 块砖的初始重力势能为 E 1＝
nmgh
上时，其重心都在 2高处，因此这
2
.
当 n 块砖叠放在一同时，其总高度为
H ＝ nh ，其总的重心地点在 H
＝
nh
处，因此末态重力
2
2
势能为 E 2＝ nmg H
＝
n 2mgh
，人做的功起码要等于重力势能的增量，即
W ＝ E p ＝ E 2 － E 1＝
2
2
n n － 1 mgh
2
.]
方法总结 把 n 块砖看作一个整体，剖析初、末态的势能，是解决该题的重点．也能够剖
析出第一块砖的初、末态的势能，求出每一块砖末态的势能，从而求出全部砖势能的变化量．明显整体的研究更加方便．
ρ gSh 1－ h 2 2
8.
4
分析 以部分水为研究对象，如下图，翻开阀门，当两桶水液面相平常，相当于将图中左边桶中暗影部分的水移至图中右边桶中的上方，这部分水的质量为：
ρS h 1－ h 2 ，重心降落
h 1 －h 2
，故重力势能减少了 ρ gSh 1－ h 2
2
m ＝ 2
h ＝
2 4
.
方法总结
解答流体重力势能的变化及重力做功问题，用 “ 填充法 ” 比较简捷，解法技
巧是以部分液体为研究对象，把这部分液体填充到相应的地点，这一部分液体的重力势能变
化相当于整体重力势能的变化，其本质就是等效法．。