重力势能导学案

第4节重力势能

学习目标：

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.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.知道重力势能的相对性．

重点：重力势能的概念及重力做功与重力势能变化的关系.

难点：重力势能及其系统性相对性.

课前预习案（自主预习，知识链接）

1.知识准备

（1）

（2）总结重力做功的特点和重力势能的表达式

（3）

（4）重力势能的变化和重力做功之间的关系

（5）

（6）重力势能的相对性和系统性

2.学习新知

⑴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

________________有关，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．

⑵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________，符号为______．

⑶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，E p1

⑷重力势能的相对性

①参考平面：物体的重力势能总是相对于某一__________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______．

②参考平面的选取：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

问题方便为原则．

⑸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______．

3.阅读思考

（1）重力做功的特点重力的功可能和哪些因素有关

（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。

（3）如何理解重力势能具有相对性和势能属于系统所共有

4.预习自测

（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，下列说法正确的是( )

A．沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多

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

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

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（2）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

（3）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

课内学习案（合作学习，师生互动）

1.探究释疑

知识点一重力做功的特点

问题1：看图－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。

问题2：看图－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。

问题3：看图－3，根据力对物体做功的公式以及无限分割思想，计算物体由A点沿曲线运动到B点过程中重力做的功。

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

针对训练：

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( )

A．沿路径ACB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重力做的功一样多

图1

D ．无法判断沿哪条路径重力做的功多一些

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，当它到达h

3

处的D 点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为( )

A. B.mgh

3 C.

D.C ．mgh D ．0

知识点二 重力势能

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。

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

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。

针对训练：

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h.若以桌面为参考平面，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（ ）

减少mg （H-h ）

增加mg （H+h ）

增加mg （H-h ）

减少mg （H+h ）

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m 的小球从A 点由静止 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A 点 运动到C 点过程中重 力做的功

知识点三 重力势能的相对性和系统性

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

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力

势能问题的研究

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

图2

图3

图4