河北省淶水波峰中學人教版高一物理必修二導學案7.4重力勢能

§7.4重力勢能（課前預習案A）20172018學年第二學期第號備課組長簽字教研組長簽字：編寫人：呂寶磊班級：第組姓名：分數：成功者學習別人的經驗，一般人學習自己的經驗。【學習目標】1.理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算．理解重力勢能的變化和重力做功的關系，知道重力做功與路徑無關知道重力勢能的相對性．【重點難點】1.重力勢能的概念及重力做功與重力勢能變化的關系.2.重力勢能及其系統性相對性.【自主學習】一、重力的功1．特點只跟物體運動的______和______的位置有關，而跟物體運動的______無關．2．表達式WG＝______＝mg(h1－h(huán)2)，其中h1、h2分別表示物體起點和終點的高度．例1某游客領著孩子游泰山時，孩子不小心將手中的皮球滑落，球從A點滾到了山腳下的B點，高度標記如圖1所示，則下列說法正確的是()A．從A到B的曲線軌跡長度不知道，無法求出此過程中重力做的功B．從A到B過程中阻力大小不知道，無法求出此過程中重力做的功C．從A到B重力做功mg(H＋h)D．從A到B重力做功mgH二、重力勢能1．定義：物體由于________而具有的能量叫做重力勢能．2．大?。何矬w的重力勢能等于它所受______與所處______的乘積，表達式為Ep＝______.3．單位：______.4．重力做功與重力勢能變化的關系(1)表達式：WG＝______________－________________＝－ΔEp.(2)兩種情況．三、重力勢能的性質1.相對性：重力勢能總是相對選定的__________而言的(該平面常稱為__________)．2．標矢性：重力勢能為____量，其正負表示重力勢能的大?。矬w在參考平面上方時，重力勢能為____值；在參考平面下方時，重力勢能為____值．3．系統性：重力勢能是________與物體所組成的________共有的．例2如圖2所示，桌面距地面的高度為0.8m，一物體質量為2kg，放在桌面上方0.4m的支架上，g取10m/s2，求：(1)以桌面為零勢能參考平面，計算物體具有的重力勢能，并計算物體由支架下落到地面過程中重力勢能減少多少？(2)以地面為零勢能參考平面，計算物體具有的重力勢能，并計算物體由支架下落到地面過程中重力勢能減少多少？(3)以上計算結果說明什么？課后雙基訓練B1.如圖1所示，質量為m的小球從高為h處的斜面上的A點滾下經過水平面BC后，再滾上另一斜面，當它到達eq\f(h,4)的D點時，速度為零，在這個過程中，重力做功為()A.eq\f(mgh,4)B.eq\f(3mgh,4)C．mghD．02．質量為50kg、高為1.8m的跳高運動員，背越式跳過2m高的橫桿而平落在高50cm的墊子上，整個過程中重力對人做的功大約為()A．1000JB．750JC．650JD．200J3．在高處的某一點將兩個重力相同的小球以相同速率v0分別豎直上拋和豎直下拋，下列結論正確的是(不計空氣阻力)()A．從拋出到剛著地，重力對兩球所做的功相等B．從拋出到剛著地，重力對兩球所做的功都是正功C．從拋出到剛著地，重力對兩球做功的平均功率相等D．兩球剛著地時，重力的瞬時功率相等4．甲、乙兩個物體的位置如圖2所示，質量關系m甲<m乙，甲在桌面上，乙在地面上，若取桌面為零勢能面，甲、乙的重力勢能分別為Ep1、Ep2，則有()圖2A．Ep1>Ep2B．Ep1<Ep2C．Ep1＝Ep25．如圖3所示，在離地面高為H處，將質量為m的小球以初速度v0豎直上拋，取拋出位置所在水平面為參考平面，則小球在最高點和落地處重力勢能分別為()A.mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v\o\al(2,0),2g)＋H))，0 B.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，－mgHC.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，mgH D.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，mgH＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)6．關于重力勢能與重力做功，下列說法中正確的是()A．物體克服重力做的功等于重力勢能的增加量B．在同一高度，將物體以初速度v0向不同方向拋出，從拋出到落地的過程中，重力所做的功相等，物體減少的重力勢能一定相等C．重力勢能等于零的物體，不可能對別的物體做功D．用手托住一個物體勻速上舉時，手的支持力做的功等于克服重力做的功與物體重力勢能增量之和7．物體在某一運動過程中，重力對它做了40J的負功，下列說法中正確的是()A．物體的高度一定升高了B．物體的重力勢能一定減少了40JC．物體重力勢能的改變量不一定等于40JD．物體克服重力做了40J的功8．如圖4所示，質量為m的小球，從離桌面H高處由靜止下落，桌面離地高度為h.若以桌面為參考平面，那么小球落地時的重力勢能及整個過程中重力勢能的變化分別是()A．mgh減少mg(H－h(huán))B．mgh增加mg(H＋h)C．－mgh增加mg(H－h(huán))D．－mgh減少mg(H＋h)9．一根粗細均勻的長直鐵棒重600N，平放在水平地面上．現將一端從地面抬高0.50m，而另一端仍在地面上，則()A．鐵棒的重力勢能增加了300JB．鐵棒的重力勢能增加了150JC．鐵棒的重力勢能增加量為0D．鐵棒重力勢能增加多少與參考平面選取有關，所以無法確定10.質量為m的均勻鏈條長為L，開始放在光滑的水平桌面上時，有eq\f(1,4)的長度懸在桌邊緣，如圖4所示，松手后，鏈條滑離桌面，問：從開始到鏈條剛好滑離桌面過程中重力勢能變化了多少？答案精析第5講重力勢能預習導學一、1.起點終點路徑2．mgh例1D[重力做功與物體的運動路徑無關，只與初末狀態(tài)物體的高度差有關，從A到B的高度是H，故從A到B重力做功mgH，D正確．]二、1.被舉高2．重力高度mgh3．焦耳4．(1)Ep1Ep2(2)減小增大三、1.參考平面零勢能面2．標正負3．地球系統例2(1)8J24J(2)24J24J(3)見解析解析(1)以桌面為零勢能參考平面，物體距離零勢能參考平面的高度h1＝0.4m，因而物體具有重力勢能．Ep1＝mgh1＝2×10×0.4J＝8J.物體落至地面時，物體重力勢能Ep2＝2×10×(－0.8)J＝－16J.因此物體在此過程中重力勢能減小量ΔEp＝Ep1－Ep2＝8J－(－16)J＝24J.(2)以地面為零勢能參考平面，物體的高度h1′＝(0.4＋0.8)m＝1.2m．因而物體具有的重力勢能Ep1′＝mgh1′＝2×10×1.2J＝24J.物體落至地面時重力勢能Ep2′＝0.在此過程中物體重力勢能減小量ΔE′＝Ep1′－Ep2′＝24J－0＝24J.(3)通過上面的計算可知，重力勢能是相對的，它的大小與零勢能參考平面的選取有關，而重力勢能的變化是絕對的，它與零勢能參考平面的選取無關，其變化值與重力對物體做功的多少有關．針對練習1．B[根據重力做功的公式，W＝mg(h1－h(huán)2)＝eq\f(3mgh,4).故答案為B.]2．D[要考慮運動員重心的變化高度，起跳時站立，離地面0.9m，平落在50cm的墊子上，重心下落了約0.4m，重力做功WG＝mgh＝200J．]3．ABD[重力做功只取決于初、末位置的高度差，與路徑和運動狀態(tài)無關．由W＝mgh得出重力做功的大小只由重力和高度的變化決定，故A、B項正確；由于豎直上拋比豎直下拋的運動時間長，由P＝eq\f(W,t)，知P上＜P下，故C項錯誤；由運動學公式得出落地時速度相同，重力的瞬時功率P＝mgv，則相同，故D項正確．]4．A[取桌面為零勢能面，則Ep1＝0，物體乙在桌面以下，Ep2<0，故Ep1>Ep2，故A項正確．]5．B[小球能上升到的最高點與拋出點相距h＝eq\f(v\o\al(2,0),2g)，所以在最高點時具有的重力勢能Ep1＝mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).落地時小球的位置在參考平面下方H處，所以落地時小球具有的重力勢能Ep2＝－mgH.故B正確．]6．AB[根據WG＝Ep1－Ep2知，物體克服重力做的功等于重力勢能增加量，A項正確；根據重力做功的特點知，從同一高度拋出物體到落地的過程中，重力做功相等，因而重力勢能的減少量也相等，B項正確；重力勢能的數值依賴于參考平面的選取，重力勢能為零的物體，完全可以對別的物體做功，C項錯誤；用手托住物體勻速上升時，手的支持力等于物體的重力，手的支持力做的功等于物體克服重力做的功，也等于物體重力勢能的增加量，D項錯誤．]7．AD[重力做負功，物體位移的方向與重力方向之間的夾角一定大于90°，所以物體的高度一定升高了，A正確；由于WG＝－ΔEp，故ΔEp＝－WG＝40J，所以物體的重力勢能增加了40J，B、C錯誤；重力做負功又可以說成是物體克服重力做功，D正確．]8．D[以桌面為參考平面，落地時物體的重力勢能為－mgh，初狀態(tài)重力勢能為mgH，即重力勢能的變化ΔEp＝－mgh－mgH＝－mg(H＋h)．所以重力勢能減少了mg(H＋h)．D正確．]9．B[鐵棒的重心升高的高度h＝0.25m，鐵棒增加的重力勢能