安徽省郎溪中学高中物理第七章机械能守恒定律4重力势能学案新人教版必修2

第七章机械能守恒定律

4 重力势能

学习目标

1.认识重力做功与路径无关.

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.理解重力势能的变化和重力做功的关系.

4.知道重力势能的相对性和系统性.

自主探究

1.重力的功:重力的功与路径,只与它的有关,即:W G=.

2.重力势能:物体受到的的乘积,即:E p=.

3.重力势能具有系统性,它是物体和地球组成的系统所共有,物体的重力势能是多少,并不是地球上的物体单独具有的;重力势能具有相对性,只有规定了之后,重力势能才有确定的值.这个值可以是值(在零势能面以上),可以是值(在零势能面以下),可以是(在等势面上).

4.重力做功跟重力势能的关系:重力做功改变物体的重力势能,重力做了多少功,物体的重力势能.重力对物体做正功时,物体的重力势能,重力做负功时,物体的重力势能.即W G=E p1-E p2=-ΔE p.

合作探究

一、重力的功

重力做功与什么因素有关呢?

设质量为m的物体,从高度是h1的位置,通过下列三种例子来探究一下.

思考:你认为这三种情况下如何求重力的功?

图甲:重力做功

图乙:重力做功

图丙:重力做功

结论:

表达式:

二、重力势能

1.重力势能的定义

2.重力势能是

3.重力势能的单位:,符号是

4.重力做功与重力势能之间的关系

【思考与讨论】

阅读教材说一说,如果重力做功与运动路径有关,能量变化能否表示重力做的功?

三、重力势能的相对性和系统性

1.相对性:重力势能总是相对选定的而言,在上方,重力势能为在下方,重力势能为.

注意:有实际意义的是重力势能的,这个并不因选择不同的参考平面而有所.

2.系统性:重力势能是与组成的系统共有的.

【巩固训练】

练习1如图表示一个斜抛物体的运动,当物体由抛出位置1运动到最高位置2时,重力做功是多少?由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时,重力做功是多少?由位置1运动到位置3呢?

练习2关于重力势能,以下说法中正确的是( )

A.某个物体处于某个位置,重力势能的大小是唯一确定的

B.重力势能为0的物体,不可能对别的物体做功

C.物体做匀速直线运动时,重力势能一定不变

D.只要重力做功,重力势能一定变化

练习3将重为50N的物体沿着竖直方向向上匀速吊起10m高,此过程中物体的重力势能变化了J,拉力对物体做功J.若物体以1m/s2的加速度上升10m高,此过程中物体的重力势能变化了J,拉力对物体做了J的功.(g取10m/s2) 练习4质量为3kg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)

课堂检测

1.下列关于重力势能的说法正确的是( )

A.重力势能是地球和物体共同具有的,而不是物体单独具有的

B.重力势能的大小是相对的

C.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功

D.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零

2.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

3.关于重力势能,以下叙述正确的是( )

A.重力对物体做功越多,物体的重力势能减少越多

B.物体克服重力做功越多,物体的重力势能减少越多

C.重力对物体不做功,物体的重力势能一定为零

D.物体克服重力做的功等于重力势能的增加量

4.质量为50kg、高为1.8m的跳高运动员,背越式跳过2m高的横竿而平落在高50cm的垫子上,整个过程中重力对人做的功大约为( )

5.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.系统受到的合力始终向下

C.重力做功使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

6.地面上竖直放置一根劲度系数为k,原长为L0的轻弹簧,在其正上方有一质量为m的小球从h高处自由落到轻弹簧上,弹簧被压缩,则小球速度最大时重力势能为(以地面为参考平面)( )

(L0-) B.(h+L0)

7.物体做自由落体运动,如图所示为其相对于地面的重力势能与下落速度的关系图象,其中正确的是( )

8.一根粗细均匀的长直铁棒重600N,平放在水平地面上.现将一端从地面抬高0.50m,而另一端仍在地面上,则( )

A.铁棒的重力势能增加了300J

B.铁棒的重力势能增加了150J

C.铁棒的重力势能增加量为0

D.铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关,所以无法确定

9.如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则( )

A.沿轨道1滑下重力做的功多

B.沿轨道2滑下重力做的功多

C.沿轨道3滑下重力做的功多

D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多

10.质量为m的物体,沿倾角为α的光滑斜面由静止下滑,当下滑t s时重力势能减少量为( )

α

α

11.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?

12.起重机以的加速度,将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升h高度,则起重机钢

索的拉力对物体做的功为多少?物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多少?(空气阻力不计)

13.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.

参考答案