2024-2025學年新教材高中物理第八章機械能守恒定律第2節(jié)重力勢能學案新人教版必修2

PAGE1-第2節(jié)重力勢能學習目標1.理解重力勢能的概念,會用重力勢能的定義式進行計算。2.理解重力勢能的變更和重力做功的關(guān)系,知道重力做功與路徑無關(guān)。3.知道重力勢能的相對性。4.知道彈性勢能的概念和影響因素。自主預習一、重力做功1.物體由高處運動到低處時,重力做功;物體由低處運動到高處時,重力做功。

2.重力做功的特點:物體運動時,重力對物體所做的功只與物體初、末位置的有關(guān),與物體運動的無關(guān)。

二、重力勢能1.重力勢能Ep=,單位是,符號是。

2.重力勢能的系統(tǒng)性:重力勢能是與所組成的系統(tǒng)共有的。

三、重力勢能的相對性1.重力勢能具有性,即Ep與選取的有關(guān)。因此,在計算重力勢能時,必需首先選取參考平面。

2.正負的含義:在參考平面上方,物體的重力勢能是值;在參考平面下方,物體的重力勢能是值。

四、彈性勢能1.彈性勢能:發(fā)生的物體的各部分之間,由于有彈力的相互作用而具有的勢能。

2.勢能:勢能也叫位能,與相互作用的物體的有關(guān)。

課堂探究(一)重力做功[情境設(shè)問]如圖所示,一個質(zhì)量為m的物體,從高度為h1的位置A分別按下列三種方式運動到高度為h2的位置B。丙(1)依據(jù)功的公式求出甲、乙兩種狀況下重力做的功。(2)求出丙中重力做的功。(3)依據(jù)(1)、(2)說明重力做功的特點?結(jié)論:物體運動時,重力對它做的功。

(二)重力勢能[學生閱讀]下面請同學們閱讀教材P80,完成下面四個問題。1.定義:2.表達式:3.單位:4.重力勢能的系統(tǒng)性:[情境分析]將手中的質(zhì)量為m的粉筆頭豎直上拋,上上升度為h。分析其上升和下落過程中重力做功與重力勢能的變更。上升過程:重力做功,重力勢能。

下降過程:重力做功,重力勢能。

重力做的功與重力勢能的關(guān)系:。

(三)重力勢能的相對性如圖,質(zhì)量1kg的小球,從桌面以上h1=1.2m的A點落到地面的B點,桌面高h2=0.8m。請按要求填寫下表。(g取10m/s2)參考平面小球在A點的重力勢能小球在B點的重力勢能小球下落過程重力做功小球下落過程重力勢能的變更桌面地面[問題](1)選擇不同的參考平面,同一位置的重力勢能數(shù)值相不相同?說明白什么?(2)重力勢能的正負有什么含義?(3)重力做功與參考平面選取有沒有關(guān)系?(4)重力勢能的變更與參考平面的選取有沒有關(guān)系?(四)彈性勢能[演示試驗]彈簧放射小球演示試驗:①相同的彈簧,形變量不同,比較小球的運動距離②不同的彈簧,形變量相同,比較小球的運動距離通過試驗視察影響彈性勢能的因素有什么?[例題展示]【例題1】關(guān)于重力勢能,下列說法中正確的是()A.物體的位置一旦確定,它的重力勢能的大小也隨之確定B.物體與零勢能面的距離越大,它的重力勢能也越大C.一個物體的重力勢能從-5J變更到-3J,重力勢能削減了D.重力勢能的削減量等于重力對物體做的功【變式訓練1】以下關(guān)于重力勢能的說法中,正確的是 ()A.地面上的物體的重力勢能肯定為零B.重力勢能是物體和地球共有的,而不是物體單獨具有的C.物體的重力勢能就等于重力做功D.重力做負功時,物體的重力勢能肯定削減【例題2】如圖所示,質(zhì)量為m的小球,用長為l的細繩懸掛起來?，F(xiàn)在用一水平力F把小球向右拉,使細繩與豎直方向的夾角為θ,從拉起到偏轉(zhuǎn)θ角的過程中,小球的重力勢能增加了多少?【變式訓練2】一物體以初速度v豎直向上拋出,做豎直上拋運動,則物體的重力勢能Ep—路程s圖像應是下列四個圖中的()[課堂練習]1.如圖所示,一物體從A點沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點與C點,則下列說法中正確的是()A.沿AB面重力做功多B.沿兩個面重力的功相同C.沿AB面重力勢能削減多D.沿AC面重力勢能削減多2.(多選)如圖所示,一裝置固定在水平地面上,AB是半徑為R的光滑圓軌道,上端A離地面的高度為H。一個質(zhì)量為m的小球從A點處由靜止滑下,落到地面上C點。若以軌道下端B所在的水平面為參考平面,關(guān)于小球的重力勢能,下列說法正確的是()A.在A點為mgR B.在B點為mgRC.在C點為mgH D.在C點的-mg3.(多選)一個100g的球從1.8m的高處落到一個水平板上又彈回到1.25m的高度,則整個過程中(g取10m/s2) ()A.重力做了0.55J的正功B.重力做0.55J的負功C.球的重力勢能肯定削減0.55JD.球的重力勢能肯定增加0.55J4.如圖所示,質(zhì)量為M的物體放在水平地面上,物體上方安裝一勁度系數(shù)為k的輕彈簧,在彈簧處于原長時,用手拉著其上端P點緩慢地向上移動,直到物體脫離地面對上移動一段距離,在這一過程中,P點的位移為H,則物體重力勢能的增加量 ()A.等于MgH B.小于MgHC.大于MgH D.無法確定5.如圖所示,將彈簧拉力器用力拉開的過程中,彈簧的彈力和彈性勢能的變更狀況是()A.彈力變大,彈性勢能變小B.彈力變小,彈性勢能變大C.彈力和彈性勢能都變大D.彈力和彈性勢能都變小核心素養(yǎng)專練1.一個實心鐵球與一實心木球質(zhì)量相等,將它們放在同一水平地面上,下列結(jié)論中正確的是(選地面為參考平面)()A.鐵球的重力勢能大于木球的重力勢能B.鐵球的重力勢能等于木球的重力勢能C.鐵球的重力勢能小于木球的重力勢能D.上述三種狀況都有可能2.下列說法正確的是()A.重力做正功,重力勢能增加B.重力做負功,重力勢能增加C.物體走的路徑越長,重力做功越多D.重力勢能的變更量與零勢能點選取有關(guān)3.用繩子吊起質(zhì)量為m的物體,使它以加速度a勻加速上升h,在此過程中,物體增加的重力勢能為()A.mgh B.mgh+mah C.m(g-a)h D.mah4.如圖所示,有一段長1.8m,質(zhì)量為2.4kg的鏈條,放在高1.0m的水平桌面上,有吊在桌面邊緣,以地面為參考平面,計算鏈條的重力勢能。(g取10m/s2)參考答案自主預習一、1.正負2.高度差路徑二、1.mgh焦耳J2.物體地球三、1.相對參考平面2.正負四、1.彈性形變2.位置課堂探究(一)(1)WG=mgh=mgh1-mgh2(2)WG=mgh=mgh1-mgh2(3)路徑不同,但重力做功都是一樣的結(jié)論:只跟它的起點和終點的位置有關(guān),而跟物體運動的路徑無關(guān)(二)1.定義:物體由于被舉高而具有的能,叫做重力勢能。2.表達式:Ep=mgh即物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積。3.單位:1J=1kg·m/s2·m=1N·m4.重力勢能的系統(tǒng)性:重力勢能是地球與物體所組成的“系統(tǒng)”所共有的,而不是地球上的物體單獨存在的。[情景分析]負增加正減小重力勢能的變更只與重力做功有關(guān),重力做多少正功,重力勢能就削減多少,重力做多少負功,重力勢能就增加多少。(三)12J-8J20J削減20J20J0J20J削減20J[問題](1)重力勢能的取值與參考平面的選取有關(guān)。(2)重力勢能是標量,“+”“-”只代表大小,不代表方向(3)WG與參考平面選取無關(guān)(4)ΔEp與參考平面選取無關(guān)(四)勁度系數(shù)形變量例題展示【例題1】例題解答:A、重力勢能具有相對性,某個物體處于某個位置,相對不同的參考平面具有不同的重力勢能,故A錯誤;B、重力勢能Ep=mgh,h為相對于零勢能面的高度差;若物體在零勢能面以下,勢能為負值,物體與零勢能面間距離越大,勢能越小,故B錯誤;C、重力勢能可以為負,一個物體的重力勢能從-5J變更到-3J,說明物體克服重力做功重力勢能變大,故C錯誤;D、只要重力做功,高度肯定變更,故重