XX省專用學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律第節(jié)重力勢(shì)能講義含解析新人教必修

XX省專用學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律第節(jié)重力勢(shì)能講義含解析新人教版必修XX省專用學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律第節(jié)重力勢(shì)能講義含解析新人教版必修PAGEXX省專用學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律第節(jié)重力勢(shì)能講義含解析新人教版必修第4節(jié)重力勢(shì)能一、重力做功與重力勢(shì)能1．重力功的特色只跟物體運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)相關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑?jīng)]關(guān)。2．重力功的表達(dá)式WG＝mgh＝mgh1－mgh2，此中h1、h2分別表示物體起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度。3．重力勢(shì)能的特色與物體相對(duì)地球的地點(diǎn)相關(guān)。4．重力勢(shì)能的大小等于物體所受重力與所處高度的乘積，表達(dá)式為Ep＝mgh。5．重力勢(shì)能的單位焦耳，與功的單位相同。6．重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系(1)表達(dá)式：WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。(2)兩種狀況：二、重力勢(shì)能的相對(duì)性和系統(tǒng)性1．相對(duì)性(1)參照平面：物體的重力勢(shì)能老是有對(duì)于某一水平面來說的，這個(gè)水平面叫做參照平面。在參照平面上，物體的重力勢(shì)能取作0。(2)重力勢(shì)能的相對(duì)性選擇不一樣樣的參照平面，物體重力勢(shì)能的數(shù)值是不一樣樣的。對(duì)選定的參照平面，上方物體的重力勢(shì)能是正當(dāng)，下方物體的重力勢(shì)能是負(fù)值，負(fù)號(hào)表示物體在這個(gè)地點(diǎn)擁有的重力勢(shì)能要比在參照平面上擁有的重力勢(shì)能小。2．系統(tǒng)性重力勢(shì)能是地球與物體所構(gòu)成的系統(tǒng)共有的。1．自主思慮——判一判(1)同一物體在不一樣樣高度時(shí)，重力勢(shì)能不一樣樣。(√)(2)不一樣樣物體在同一高度，重力勢(shì)能能夠不一樣樣。(√)(3)重力做功與位移相關(guān)。(×)(4)同一物體的重力勢(shì)能Ep1＝2J，Ep2＝－3J，則Ep1>Ep2。(√)(5)重力做功WG＝－20J時(shí)，物體的重力勢(shì)能減小20J。(×)2．合作研究——議一議(1)某物體從一地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一地點(diǎn)，重力能否必定做功？提示：重力不用然做功。判斷物體運(yùn)動(dòng)過程中重力能否做功，主假如看運(yùn)動(dòng)的初、末地點(diǎn)能否在同一高度上，若初、末地點(diǎn)在同一高度上，則重力不做功；若初、末地點(diǎn)不在同一高度上，則重力做功。(2)三峽大壩橫跨2309m，壩高185m，其1820萬kW的裝機(jī)容量為世界第一，847億kW·h的年發(fā)電量居世界第二。想想三峽大壩為什么修筑得那么高？提示：三峽大壩的一個(gè)重要功能是利用水的機(jī)械能發(fā)電，之因此將其修筑得很高，是為了提升大壩的上下水位落差，以利于使更多的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?duì)重力勢(shì)能的理解1．重力勢(shì)能是狀態(tài)量：重力勢(shì)能描繪了物體所處的必定狀態(tài)，與物體所處的地點(diǎn)或時(shí)辰相對(duì)應(yīng)。2．重力勢(shì)能的正負(fù)：重力勢(shì)能是標(biāo)量，只有大小沒有方向，但有正負(fù)，重力勢(shì)能的正負(fù)表示比零勢(shì)能大，仍是比零勢(shì)能小。對(duì)于選定的參照平面，物體在參照平面上方時(shí)，重力勢(shì)能為正；在參照平面下方時(shí)，重力勢(shì)能為負(fù)；在參照平面上時(shí)，重力勢(shì)能為零。正的重力勢(shì)能大于負(fù)的重力勢(shì)能。3．重力勢(shì)能的相對(duì)性：因?yàn)橹亓?shì)能表達(dá)式為Ep＝mgh，高度h的相對(duì)性決定了重力勢(shì)能擁有相對(duì)性。對(duì)于同一物體，采納不一樣樣的水平面作為參照平面，其重力勢(shì)能擁有不一樣樣的數(shù)值，即重力勢(shì)能的大小與參照平面的采納相關(guān)。4．重力勢(shì)能變化量的絕對(duì)性：物體在兩個(gè)高度不一樣樣的地點(diǎn)時(shí)，因?yàn)楦叨炔畋囟?，重力?shì)能之差也是必定的，即物體的重力勢(shì)能的變化量與參照平面的采納沒關(guān)。5．重力勢(shì)能的系統(tǒng)性：重力是地球?qū)ξ矬w吸引而產(chǎn)生的，假如沒有地球?qū)ξ矬w的吸引，就不會(huì)有重力，也不存在重力勢(shì)能，因此重力勢(shì)能是物體和地球這個(gè)系統(tǒng)共同擁有的，平常所說的“物體的重力勢(shì)能”但是一種簡化的說法。1．(多項(xiàng)選擇)以下對(duì)于重力勢(shì)能的說法中正確的選項(xiàng)是()A．重力勢(shì)能是地球和物體共同擁有的，而不是物體獨(dú)自擁有的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，不能夠能對(duì)其余物體做功D．在地面上方的物體，它的重力勢(shì)能必定不等于零解析：選AB物體的重力勢(shì)能擁有相對(duì)性和系統(tǒng)性。對(duì)于不一樣樣的零勢(shì)能參照平面，同一個(gè)物體在同一個(gè)地點(diǎn)的重力勢(shì)能是不一樣樣的。物體的重力勢(shì)能屬于物體和地球構(gòu)成的這個(gè)系統(tǒng)，而不但是物體獨(dú)自擁有。故A、B正確，C、D錯(cuò)誤。2．對(duì)于重力勢(shì)能，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．某個(gè)物體處于某個(gè)地點(diǎn)，重力勢(shì)能的大小是獨(dú)一確立的B．只需重力做功，重力勢(shì)能必定變化C．物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能必定不變D．重力勢(shì)能為零的物體，不能夠能對(duì)其余物體做功解析：選B采納不一樣樣的零勢(shì)能面，則同一地點(diǎn)的物體的重力勢(shì)能是不一樣樣的，故A錯(cuò)誤；重力勢(shì)能的改變量等于重力做功的多少，故若重力做功，重力勢(shì)能必定發(fā)生變化，故B正確；物體若在豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體的高度變化，重力勢(shì)能也會(huì)發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；重力勢(shì)能的大小是有對(duì)于零勢(shì)能面的高度決定的，重力勢(shì)能為零只好說明物體處于零勢(shì)能面上，它對(duì)下方的物體相同能夠做功，故D錯(cuò)誤。重力做功與重力勢(shì)能的比較1．重力做功與重力勢(shì)能的比較重力做功重力勢(shì)能物理意義重力對(duì)物體做功由物體與地球的互相作用產(chǎn)生，且由它們之間的相對(duì)地點(diǎn)決定的能表達(dá)式WG＝mgΔhEp＝mgh影響大小的要素重力mg和初、末地點(diǎn)的高度差Δh重力mg和相對(duì)參照面的高度h特色只與初、末地點(diǎn)的高度差相關(guān)，與路徑及參照平面的選擇沒關(guān)與參照平面的選擇相關(guān)，同一地點(diǎn)的物體，選擇不一樣樣的參照平面，其重力勢(shì)能的值不一樣樣過程量狀態(tài)量聯(lián)系重力做功過程是重力勢(shì)能改變的過程，重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增添，且重力做了多少功，重力勢(shì)能就改變多少，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp2．重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系的理解、應(yīng)用(1)不論物體能否受其余力的作用，不論物體做何種運(yùn)動(dòng)，關(guān)系式WG＝－ΔEp老是建立的。(2)利用關(guān)系式WG＝－ΔEp可由重力做功的正負(fù)及大小判斷重力勢(shì)能的增減及大小，反之也能夠由重力勢(shì)能的增減及大小判斷重力做功的正負(fù)及大小。[典例]在離地面80m處無初速度地開釋一小球，小球質(zhì)量為m＝200g，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2，取開釋點(diǎn)所在水平面為參照平面。求：(1)在第2s末小球的重力勢(shì)能。(2)在第3s內(nèi)重力所做的功和重力勢(shì)能的變化。[審題指導(dǎo)]解答此題時(shí)應(yīng)掌握以下兩點(diǎn)：(1)計(jì)算重力勢(shì)能時(shí)要注意重力勢(shì)能的正負(fù)和物體所在地點(diǎn)有對(duì)于參照平面的高度。(2)在第3s內(nèi)重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的減少許。[解析](1)以開釋點(diǎn)所在水平面為參照平面，在第2s末小球所處的高度為h＝－eq\f(1,2)gt2＝－eq\f(1,2)×10×22m＝－20m重力勢(shì)能Ep＝mgh＝200×10－3×10×(－20)J＝－40JEp<0，說明小球在參照平面的下方。(2)在第3s末小球所處的高度為h′＝－eq\f(1,2)gt′2＝－eq\f(1,2)×10×32m＝－45m第3s內(nèi)重力做的功為W＝mg(h－h(huán)′)＝200×10－3×10×(－20＋45)J＝50J由重力做功與重力勢(shì)能改變的關(guān)系可知，小球的重力勢(shì)能減少了50J。[答案](1)－40J(2)50J，小球的重力勢(shì)能減少了50J(1)重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的采納相關(guān)。(2)重力做功、重力勢(shì)能的變化量與零勢(shì)能面的采納沒關(guān)。(3)計(jì)算重力做功、重力勢(shì)能、重力勢(shì)能的變化量時(shí)要注意差別其正、負(fù)。1．(多項(xiàng)選擇)相關(guān)重力勢(shì)能的變化，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．物體受拉力和重力作用向上運(yùn)動(dòng)，拉力做功是1J，但物體重力勢(shì)能的增添量有可能不是1JB．從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或斜拋，落到地面上時(shí)，物體重力勢(shì)能的變化是相同的C．從同一高度落下的物體抵達(dá)地面，考慮空氣阻力和不考慮空氣阻力的狀況下重力勢(shì)能的減少許是相同的D．物體運(yùn)動(dòng)中重力做功是－1J，但物體重力勢(shì)能的增添量不是1J解析：選ABC據(jù)重力做功的特色：與經(jīng)過路徑?jīng)]關(guān)，與能否受其余力沒關(guān)，與其余力做功多少?zèng)]關(guān)，只取決于始末地點(diǎn)的高度差，再依據(jù)重力做功等于重力勢(shì)能的減少同意知A、B、C正確，D錯(cuò)誤。2.以以下圖，質(zhì)量為m的小球從高為h處的斜面上的A點(diǎn)滾下經(jīng)過水平面BC后，再滾上另一斜面，當(dāng)它抵達(dá)eq\f(h,4)的D點(diǎn)時(shí)，速度為0。在這個(gè)過程中，重力做功為()A.eq\f(mgh,4)B.eq\f(3mgh,4)C．mghD．0解析：選B