高中高中物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能-重力做功與重力勢(shì)能

1、勢(shì)能學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能定義進(jìn)行計(jì)算。理解重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系,知道重力做功與路徑無(wú)關(guān)。只知道重力勢(shì)能的相對(duì)性與系統(tǒng)性.知道彈性勢(shì)能的概念。核心素養(yǎng)：物理概念：重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能的概念。科學(xué)思維:歸納總結(jié)出求重力勢(shì)能變化量的方法.科學(xué)探究：通過(guò)事例對(duì)比分析得出重力做功與路徑無(wú)關(guān)。主題一重力勢(shì)能【問(wèn)題探究】1.為什么說(shuō)重力勢(shì)能具有相對(duì)性?什么是參考平面?參考平面的選取是唯一確定的嗎?2.重力勢(shì)能的負(fù)值是怎么來(lái)的? Ep1=-3J和Ep2 =-5J,哪個(gè)表示的勢(shì)能大?不同參考平面下兩個(gè)勢(shì)能值可以比較大小嗎?【探究總結(jié)】1.重力勢(shì)能的相關(guān)因素:與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)。

2、2.重力勢(shì)能正負(fù)的意義:Ep0,說(shuō)明物體在參考平面的上方,Ep0,說(shuō)明物體在參考平面的下方。3.重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性:(1)重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān),參考平面不同,重力勢(shì)能大小不同。(2)重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)所具有的?！镜淅痉?】如圖所示,在三樓的房間內(nèi)有一張高為1.5m的桌子,桌子上有一個(gè)1kg的鐵球,若分別取地面、桌面、四樓樓頂為零勢(shì)能面,鐵球具有的重力勢(shì)能分別為多少?(g取10m/s2)【解析】(1)當(dāng)取地面為零勢(shì)能面時(shí),h1=7.5m,這時(shí)鐵球的重力勢(shì)能為Ep=mgh1=1107.5J=75J;(2)當(dāng)取桌面為零勢(shì)能面時(shí),h2=0,這時(shí)鐵球的重力勢(shì)能為Ep=m

3、gh2=0;(3)當(dāng)取四樓樓頂為零勢(shì)能面時(shí),h3=-4.5m,這時(shí)鐵球的重力勢(shì)能為Ep=mgh3=110(-4.5)J=-45J。答案:75J0-45J【探究訓(xùn)練1】1.(多選)下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法正確的是(AB)A.重力勢(shì)能具有系統(tǒng)性B.重力勢(shì)能的大小是相對(duì)的C.重力勢(shì)能等于零的物體,不可能對(duì)別的物體做功D.在地面上的物體,它的重力勢(shì)能一定等于零2.(多選)下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法中,正確的是(CD)A.重力勢(shì)能只由重物決定 B.重力勢(shì)能不能有負(fù)值C.重力勢(shì)能是標(biāo)量 D.物體在兩位置上重力勢(shì)能之差是絕對(duì)的主題二重力做功與重力勢(shì)能的改變【問(wèn)題探究】1.試分析下面三幅圖中重力做的功,并總結(jié)重力做

4、功的特點(diǎn)。2.探究重力做功與重力勢(shì)能變化量的關(guān)系:如圖,質(zhì)量為m的物體從高度為h1的A點(diǎn)下落到高度為h2的B點(diǎn),重力所做的功為多少?重力勢(shì)能的變化量是多少?二者有什么關(guān)系?【探究總結(jié)】1.重力做功計(jì)算式:WG=mgh1-mgh2。2.重力做功特點(diǎn):只跟初末位置有關(guān),與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。3.重力做功W=mgh,其中h為始、末位置的高度差。重力的方向是豎直向下的,因而計(jì)算功時(shí)也只能在豎直方向選取位移,即豎直高度。3.重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系:(1)重力勢(shì)能的變化量Ep只與重力做功WG有關(guān),與物體做什么運(yùn)動(dòng)以及是否受其他力作用無(wú)關(guān),即WG=-Ep。(2)重力做正功時(shí),重力勢(shì)能減少,減少的重力勢(shì)能等

5、于重力所做的功;克服重力做功時(shí),重力勢(shì)能增加,增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功,即WG=Ep1-Ep2=mgh1-mgh2?！镜淅痉?】質(zhì)量為m的小球,從離桌面H高處由靜止下落,桌面離地面的高度為h,如圖所示。若以桌面為參考平面,則小球落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)過(guò)程中重力勢(shì)能的變化量分別是(D)A.mgh,減少mg(H-h) B.mgh,增加mg(H+h)C.-mgh,增加mg(H-h) D.-mgh,減少mg(H+h)【探究訓(xùn)練2】1.(2023德陽(yáng)高一檢測(cè))關(guān)于重力做功、重力勢(shì)能變化的說(shuō)法正確的是(C)A.當(dāng)物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí),重力對(duì)物體做負(fù)功B.當(dāng)物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí),重力勢(shì)能增大C.當(dāng)物體向上運(yùn)

6、動(dòng)時(shí),重力勢(shì)能增大D.當(dāng)物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí),重力對(duì)物體做正功2.(2023濟(jì)南高一檢測(cè))大型拱橋的拱高為h,弧長(zhǎng)為L(zhǎng),如圖所示,質(zhì)量為m的汽車在以不變的速率v由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是(D)A.由A到B的過(guò)程中,汽車的重力勢(shì)能始終不變,重力始終不做功B.汽車的重力勢(shì)能先減小后增加,總的變化量為0,重力先做負(fù)功,后做正功,總功為零C.汽車的重力勢(shì)能先增大后減小,總的變化量為0,重力先做正功,后做負(fù)功,總功為零D.汽車的重力勢(shì)能先增大后減小,總的變化量為0,重力先做負(fù)功,后做正功,總功為零主題三彈性勢(shì)能【問(wèn)題探究】1.小實(shí)驗(yàn):讓我們用橡皮筋一起來(lái)重溫小時(shí)候經(jīng)常玩的打彈弓的游戲:拉開(kāi)繃在

7、手上的橡皮筋后松手,橡皮筋把小紙團(tuán)彈開(kāi)。為什么紙團(tuán)會(huì)被彈開(kāi)呢?如何從能量的角度解釋這一現(xiàn)象呢?提示:橡皮筋被拉開(kāi)后發(fā)生彈性形變,對(duì)和它接觸的紙團(tuán)產(chǎn)生了力的作用。被拉開(kāi)的橡皮筋具有彈性勢(shì)能,通過(guò)橡皮筋對(duì)紙團(tuán)做功,把自身的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為紙團(tuán)的動(dòng)能。2.用手將處于自然長(zhǎng)度的彈簧拉長(zhǎng),彈簧彈力做什么功,彈性勢(shì)能如何改變?將彈簧壓縮呢?提示:彈簧被拉長(zhǎng)時(shí),彈簧的彈力指向彈簧收縮的方向,彈力做負(fù)功,彈簧的彈性勢(shì)能增加,同理將彈簧壓縮時(shí),彈力做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加。3.與重力做功及重力勢(shì)能的變化關(guān)系比較,彈力做功與彈性勢(shì)能的變化有何特點(diǎn)?提示:由相對(duì)位置決定的能稱為勢(shì)能,包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能,與重力做功及重

8、力勢(shì)能的變化關(guān)系相似,物體彈性勢(shì)能的改變總是與彈力做功相對(duì)應(yīng),即彈力做了多少功,彈性勢(shì)能就改變多少?！咎骄靠偨Y(jié)】1.彈性勢(shì)能產(chǎn)生的條件:(1)物體產(chǎn)生彈性形變。 (2)物體各部分間有彈力作用。2.影響彈性勢(shì)能的因素:彈簧的形變量(形變量是指伸長(zhǎng)量或壓縮量)。3.對(duì)彈性勢(shì)能的理解:(1)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),彈性勢(shì)能為零,則彈簧被拉長(zhǎng)或被壓縮時(shí),彈性勢(shì)能都為正值。(2)彈力做功引起彈性勢(shì)能的變化,跟重力做功引起重力勢(shì)能的變化是相同的,且W彈=Ep1-Ep2?！镜淅痉?】如圖所示,撐桿跳高是運(yùn)動(dòng)會(huì)上常見(jiàn)的比賽項(xiàng)目,用于撐起運(yùn)動(dòng)員的桿要求具有很好的彈性,關(guān)于運(yùn)動(dòng)員撐桿跳高的過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的是(D)

9、A.運(yùn)動(dòng)員助跑時(shí),桿彈性勢(shì)能最大B.運(yùn)動(dòng)員撐桿剛剛觸地時(shí),桿彈性勢(shì)能最大C.運(yùn)動(dòng)員撐桿跳起到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),桿彈性勢(shì)能最大D.運(yùn)動(dòng)員撐桿觸地后上升到達(dá)最高點(diǎn)之前某位置,桿彈性勢(shì)能最大【探究訓(xùn)練3】1.關(guān)于彈簧的彈性勢(shì)能,下列說(shuō)法中正確的是(C)A.當(dāng)彈簧變長(zhǎng)時(shí),它的彈性勢(shì)能一定增大 B.當(dāng)彈簧變短時(shí),它的彈性勢(shì)能一定變小C.在拉伸長(zhǎng)度相同時(shí),k越大的彈簧,它的彈性勢(shì)能越大D.彈簧在拉伸時(shí)的彈性勢(shì)能一定大于壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能2.如圖所示,自由下落的小球,從接觸豎直放置的輕質(zhì)彈簧開(kāi)始,到壓縮彈簧到最大形變的過(guò)程中,以下說(shuō)法中正確的是(B)A.小球的速度逐漸減小 B.小球的重力勢(shì)能逐漸減小C.彈簧的彈性勢(shì)能先逐漸增大再逐漸減小 D.小球的加速度逐漸增大【典例示范4】有一上端掛在墻上的長(zhǎng)畫(huà),從畫(huà)的上端到畫(huà)的下端長(zhǎng)1.8m,下端畫(huà)軸重1N,畫(huà)重