《重力势能》导学案

重力势能

1.认识重力做功与路径无关的特点。

2.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。

3.理解重力做功与重力势能的变化的关系。

4.知道重力势能具有相对性。

5.知道重力势能是物体和地球系统所共有。

★自主学习

一、重力做功的特点：重力做功与_________________ 无关，只取决于__________________。

二、重力势能

（1）重力势能是指____________________，表达式____________。

（2）重力势能的相对性：重力势能与__________________的选取有关。但重力势能的改变与此_______ 。

（3）重力势能的系统性：属于_______________和________________组成的系统。（4）重力势能的改变与重力做功的关系：表达式_____________。重力做正功时，重力势能____________；重力做负功，重力势能__________。

★新知探究

一、重力做功的特点

图7.4-1、7.4-2、7.4-3中各种不同情况下重力所做的功与1.分析比较课本P

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物体下落高度的关系。

2.由上述分析我们能得到什么结论？用表达式的形式如何描述?

二、重力势能

1.重力势能是依据什么引进来的？与哪些因素有关？

2.什么是重力势能？公式是什么？

3.重力做功与重力势能之间有何关系？

三、重力势能的相对性与系统性

1.为什么说重力势能具有相对性？

2.什么是参考平面？参考平面的选取是唯一的吗？

3.选择不同的参考面，对哪些物理量有影响？有何影响？对哪些物理量没有影响？

4.为何说势能是系统所共有的？

★例题精析

【例题】质量为3㎏的物体放在高4m的平台上，取平台为零势能面，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？

(4)若取地面为零势能面，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？

（g取10m/s2）

解析：

【训练】水平地面上有一张高1m的桌子，现以桌面为零势能参考面，从桌面以上2m处，让一质量为2kg的物体自由下落，一直落到地面，求：

（1）物体到达地面过程中重力势能的变化。

（2）若以地面为零势能面，物体在上述过程中重力势能的变化。（g取10m/s2）

1.关于重力势能，下列说法正确的是（ ）

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 ，重力势能变小了

D.离地面有一定高度的物体，其重力势能可能为零

2.当重力做正功时，以下判断正确的是（ ）

A.重力势能一定增大

B.重力势能一定减小

C.物体一定是竖直下降

D.物体一定是竖直上升

3.以初速度v 0竖直上抛一质量为m 的物体，若不计空气阻力，且取抛出点为零

势能面，则物体可达到的最大重力势能是（ ）

A ．2

02

1mv B.20mv C. 202mv D. 203mv

4.运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是（ ）

A.阻力对系统始终做负功

B.系统受到的合外力始终向下

C.重力做功是系统的重力势能增加

D.任意相等的时间内重力做的功相等

5.一空心铁球和空心木球质量相等，球壁厚度相同，当它们放在同一

水平面上时（ ）

A.铁球重力势能大于木球重力势能

B.铁球重力势能等于木球重力势能

C.铁球重力势能小于木球重力势能

D.上述情况都有可能

6.如图7-13所示，质量为m =10kg 的物体在竖直向上并通过动滑轮的轻质光滑细图7－

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绳的拉力

F 的作用下匀速提升4m ，F 对物体做的功为_________J ，物体增加的重力势能为__________J 。（g 取10m/s 2）

7.如图7-14所示，有一连通器，左右两管的横截面积均为S ，内盛密度为ρ的液体，开始时两管内的液面高度差为h ，若打开底部中央的阀门

K ，液体开始流动，最终两端液面相平，在这一过程中，液体的

重力势能变化了多少？

★思维升华

● 重力势能是标量，但有正负，其正负表示物体在参考平面的上方还是下方。 ● 重力势能的变化具有绝对性，即与参考面的选择无关，只与重力做功的多少

有关。

★综合实践与创新

8.有一挂在墙上的长画，上下长为1.8m ，下端画轴重1N ，画重0.8N （画面质量均匀），现将长画向上卷起来，长画重力势能增加了__________J ，人克服重力做功为__________J 。

9.如图7-15所示，质量为m 的物体静止在地面上，物体上面画连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k 。现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓

慢提高度h ，此时物体已经离开地面，求物体重力势能的增加量。

图7－

14 图7－

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参考答案

★自主学习

一、重力做功的特点：路径 物体所在的始末未知的高度差

二、重力势能

（1）物体所受重力与物体所处高度的乘积 mgh （2）零势能面 无关

（3）物体 地球 （4）W G =E p1-E p2=-ΔE p 减少 增加

★新知探究

略

★例题精析

例题

解析：（1）0 （2）120J （3）减小 120J 120J （4）减小 120J 120J

[自我测评]

1.D

2.B

3.A

4.A

5.C

6.400 400

7.减少了

s gh 24

1ρ ★综合实践与创新 8.2.52 2.52 9.)(k

mg h mg - . .