《高一物理重力势能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理重力势能（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四节 重力势能课标定位 学习习目标标：1.理解重力势势能的概念，掌握重 力势势能的计计算方法，知道重力势势能的相对对性 2知道重力做功和重力势势能的改变变的关系 3理解重力做功与路径无关的特点 重点难难点：重力势势能的计计算，重力做功与重 力势势能变变化的关系核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第四节课前自主学案课前自主学案1物体的高度发发生变变化时时，重力要做功，物体被举举高时时，重力做_功，物体下落时时，重力做_功2重力做功的特点物体运动时动时 ，重力对对它做的功只跟它的_和_的位置有关，而跟物体运动动的_无关负负正起点终终点路径二、重力势能1定义：物体由于_而具有的能量2大小：物体的重
2、力势能等于它所受_ 与所处_的乘积，表达式为_.3单位：_，与功的单位相同4重力做功与重力势能变化的关系被举举高重力 高度Epmgh焦耳表达式：WGEp1Ep2(1)当物体从高处运动到低处时，重力做_功 ，重力势能_，即WG0，Ep1Ep2.(2)当物体由低处运动到高处时，重力做_功 ，重力势能_，即WG0，Ep1Ep2.重力做 负功也叫做物体_正 减小增加负克服重力做功三、重力势能的相对性1参考平面：物体的重力势能总是相对于 某一_来说的，这个_叫做参考平 面，在参考平面，物体的重力势能等于0.2参考平面的选取：(1)选择不同的参考平面，物体的重力势能数 值_，但物体在某固定的两点间的重力势
3、 能的差值_水平面水平面不同 相同(2)参考平面上方的物体重力势能为正，下方的物体重力势能为负，负号表示物体在这个 位置具有的重力势能比在参考平面上具有的 少说明：选择哪一个面为参考平面，要根据具 体情况而定，一般是以解决问题方便为原则 四、势能是系统所共有的重力势能不是地球上的物体单独具有的，重 力势能是地球与物体所组成的“系统”共有的说明：任何一种形式的势能，如分子势能、 电势能等都是系统所共有的核心要点突破一、重力做功的特点1.探究过程：如图741所示，质量为m的 物体经三条不同的路径，从高度是h1的位置 运动到高度是h2的位置图741第一次物体竖直向下运动(图中路径1)：重力 所做的功
4、WGmghmg(h1h2)mgh1 mgh2.第二次物体沿倾斜直线向下运动(图中 路径2)：设倾斜直线与竖直方向成角，物 体通过的距离为l，则重力所做的功WG mglcosmghmg(h1h2)mgh1mgh2. 第三次物体沿任意路径向下运动(图中路径3)：我们可以把整个路径分成许多很短的间隔 ，每一小段都可看成一段倾斜的直线，则重 力所做的功WGmgh1mgh2mgh mg(h1h2)mgh1mgh2.2归纳总结：重力做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关 ，功的大小等于物重跟起点高度与终点高度 之差的乘积二、对重力势能的理解1重力势能具有相对性重力势能的表达式Epmgh
5、中的h是指物体重心到参考平面的高度，因此重力势能的大 小与参考平面的选取有关，在参考平面以上 为正值，以下为负值，位于参考平面时为零 2重力势能参考平面的选取是任意的视处理问题的方便而定，一般选取地面或物 体运动时所达到的最低点所在平面为零势能 参考平面3重力势能的变化是绝对的尽管重力势能的大小与参考平面的选取有关 ，但重力势能的变化量与参考平面的选取无 关4重力势能是系统共有的倘若没有地球，就谈不上重力，那么物体也 就不可能具有重力势能所以，严格来说， 重力势能是地球和物体所组成的“系统”共有的，而不是物体单独具有的特别提醒：重力势能是标量，只有大小没有 方向，但有正、负，其正、负表示与参考
6、平 面上物体势能的相对大小即时应用(即时突破，小试牛刀)2下列关于重力势能的说法中正确的是( )A物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大C一个物体的重力势能从5 J变化到3 J，重力势能变小了D重力势能减小时，重力对物体做正功解析：选D.重力势能Epmgh，其中h表示物体所在位置相对参考平面的高度，具有相对性，当物 体的位置确定，但参考平面不同时，则相对高度 h不同，所以重力势能mgh也不同，A是错误的；当物体在参考平面下方时，物体与参考平面距离 越大，重力势能越小，所以B是错误的；重力势能是标量，负号说明物体在参考平面下方，判断 其大小
7、时，与数学上53的规律一致，所以B 重力势能由5 J变为3 J，重力势能变大了，C是错误的；物体的重力势能减小，说明高度下降 了，所以重力做正功，D正确三、重力做功与重力势能变化的关系 物体的高度变化时，重力要做功，重力势能 的改变与重力做功有关重力势能的改变只 由重力做功引起如图743，质量为m 的物体，由A点下落到B点，A点高度为h1， B点高度为h2.在这个过程中，重力做功WG mgh1mgh2mgh. 图743在这个过程中重力势能的改变量EpEpB EpA，所以重力做功和重力势能改变量的关 系为WGEp.这也正好说明了重力做正功，重力势能减小 ，而重力做负功，重力势能增加的道理特别提醒
8、：重力势能变化的多少是由重力做 功来唯一量度的，跟物体所处的运动状态及 是否受其他力或其他力是否做功无关即时应用(即时突破，小试牛刀)3(2011年厦门高一检测) 关于重力做功和物体的重力势能，下列说法不正确的是( )A重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少B物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加C地球上任何一个物体的重力势能都是一个确定值D重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面的选取无关解析：选C.重力做正功，物体的重力势能减少，重力做多少功，重力势能就减少多少， A对，同理B对物体的重力势能大小除与其质量有关外，还与物体所处的高度有关， 在不同高度(零势能面确定)，同一物体的重
9、 力势能不同，C错重力做功的特点是重力做功多少只与初末位置的高度差有关，与参 考面的选取无关，而重力势能的变化等于重 力做的功，故D对课堂互动讲练重力做功特点的应用例1【精讲精析】 由重力做功的特点可知， 重力做功与小球实际路径无关所以W mgh.【答案】 mgh【方法总结】 重力做功与物体运动的路 径无关，只与初末位置的高度差有关，这一 点尤其在解一些往复运动或多个过程的问题 时，可以省去大量的中间步骤，使得解题单 刀直入、一步求解，富于灵活性变式训练1 将一物体由A移至B，重力做 功( )A与运动过程中是否存在阻力有关B与物体沿直线或曲线运动有关C与物体是做加速、减速或匀速运动有关D与物体
10、发生的位移有关解析：选D.重力做功的多少只与初、末状态的位置有关，即与位移大小有关，与运动状 态无关金茂大厦是上海的标志性建筑之一，其主 体建筑地上88层，地下3层，高420.5 m，是目 前国内第一、世界第三的高楼，如图744所 示距地面341 m的第88层为国内迄今最高的观 光层，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼 底，质量为60 kg的游客，在下列情况中，他的 重力势能各是多少？(g取10 m/s2)重力势能的计算例2图图744(1)以地面为参考平面；(2)以第88层为参考平面；(3)以420.5 m的楼顶为参考平面，若他乘 电梯从地面上升到88层，需克服重力做多少功？【思路点拨】 先求
11、出选不同位置为参考 平面时物体所处的高度，再根据重力势能的 定义式求物体的重力势能【精讲精析】 (1)以地面为参考平面，游 客在88层，相对地面高度为341 m，则Ep1 mgh6010341 J2.0 105 J.(2)若以第88层处为参考平面，游客在第88 层，相对高度认为是0，故Ep20.(3)克服重力做的功与参考平面的选择无关，即：W1mgh2.0105 J.【答案】 (1)2.0105 J (2)0 (3)2.0105 J【方法总结】 (1)计算重力势能时，必须首先选取零势能面(2)比较物体在不同位置具有的重力势能的大小关系时，这两个位置的重力势能必须是 相对同一个参考平面的变式训练
12、2 如图745，质量为m的小球 ，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高 度为h.若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化 分别是( )图745Amgh 减少mg(Hh)Bmgh 减少mg(Hh)Cmgh 减少mg(Hh)Dmgh 减少mg(Hh)解析：选D.以桌面为参考平面，落地时物 体的重力势能为mgh，初状态重力势能为 mgH，即重力势能的变化Epmgh mgHmg(Hh)所以重力势能减少了 mg(Hh)D正确如图746所示，在水平地面上平铺 n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如将砖一块一块地叠放起来，至少需要克服重力 做多少功？实际物体重力势能变化的求 法
13、例3图图746【思路点拨】 把砖由平放在地面上到把 它们一块块地叠放起来，所做的功至少等于 砖所增加的重力势能，可用整体法求解【自主解答】 取n块砖的整体为研究对象，如题图所示，叠放起来后整体重心距地 面0.5nh，原来距地面0.5h，故有：WEpnmg0.5nhnmg0.5h 0.5n(n1)mgh.【答案】 0.5n(n1)mgh【方法总结】 不能看成质点的物体相对 于参考平面的高度是指其重心相对参考平面 的高度判断物体重力势能的变化或重力做 的功，应根据重心位置的变化分析求解变式训练3 如图747所示，一条铁链长 为2 m，质量为10 kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬 间，物体克服重力做功为多少？物体的重力 势能变化了多少？图747答案：98 J 增加了98 J知能优化训练本部分内容讲解结束点此进进入课课件目 录录按ESC键键退出全屏播放谢谢谢谢 使 用
