《重力势能 学案 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重力势能 学案 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 必修2 8.2重力势能知识点1 重力做的功我们先来分析在以下情景中重力做功分别为多少。图1如图1，小球由h1的高度落到h2的高度，位移为h=h1-h2，所以重力所做的功为WG=mgh=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2图2如图2，小球沿斜面从A点到运动到C点,位移为L，WG=mgLcos=mgh=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2图3如图3，物体沿任意路径运动，我们可以把整个路径分成很多很短的小段，每一小段都可以看成一个斜面设，设每个小斜面的高度差是h1，h2，h3，那么每一个小斜面重力所做的功是mgh1，mgh2，mgh3，所以通过整条路径重力所做的功就等于重力在每一个小斜面上所做
2、的功的代数和，即WG=mgh1+mgh2+mgh3+=mgh=mgh1-mgh2所以分析表明：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点位置有关，而跟物体运动的路径无关。重力做功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积mgh2两者之差。知识点2 重力势能 看起来，物体所受重力mg与它所处位置高度h的乘积mgh，是一个具有特殊物理意义的物理量。一方面与重力做功密切关系，另一方面随着高度的增加而增加，随着质量的增加而增加，恰与势能的基本特征一致。因此我们把物理量mgh叫做物体的重力势能。.定义：物体由于处于一定的高度而具有的能量叫做重力势能，物体的质量越大，离地面越高，物体的
3、重力势能就越大。2表达式：Ep=mgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。3.单位：焦耳，J。4.标量。5.对重力势能的理解重力势能的相对性：物体的高度总是相对某个平面来说的，所以重力势能也是相对于某个平面来说的，所以我们在讲一个物体具有多少重力势能时，我们先选择一个参考平面，物体在这个参考平面上高度为零，重力势能为零。参考平面的选取是任意的，视处理问题的方便而定，一般可以选择地面或者物体运动所达到的最低点为参考平面。如上图所示，选择二楼的地面为参考平面，二楼的物体相对参考平面高度为正值，具有正的重力势能，表示物体的重力势能比在参考平面上的具有的重力势能大；一楼的物体相对参考平面高
4、度为负值，具有负的重力势能，表示物体的重力势能比在参考平面上具有的的重力势能小。重力势能的大小与零势能参考平面的选取有关，零势能参考平面不同，同一点的重力势能也不同。所以要比较重力势能的大小时，应该选择同一个零势能参考平面。 不管选取哪一个零势能参考平面，Ep=EpB-EpA=-2mgh,重力势能的变化量是不变的，所以重力势能的变化具有绝对性，与零势能参考平面的选取无关。重力势能的系统性：重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量。重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。也就是说，倘若没有地球，就谈不上重力。所以，严格说来，重力势能是地球与物体所组成的这个物体“系统
5、”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。知识点3 重力做功与重力势能变化的关系如图所示，质量为m的物体自高度h1处的A点，落到高度为h2的B点。左图只受重力的作用，右图受到重力和阻力的共同作用。重力做功：WG=mgh=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2A处的重力势能：EpA=mgh1B处的重力势能：EpB=mgh2重力势能的变化量：Ep=EpB-EpA=mgh2-mgh1两种情况的重力势能变化一样，说明物体重力势能的变化只与重力做功有关，与其它力做功无关。当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少，重力做做多少正功，重力势能就减少多少；当重力对物体做负功时，物体的重力势能增加，重力做做多少
6、负功，重力势能就增加多少。课堂小结【题型1 概念理解】1.下列关于重力势能的说法正确的是（ ）A.重力势能是地球和物体共同具有，而不是物体单独具有的B.重力势能的大小是相对的C.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D.在地面上的物体，它的重力势能一定等于零2.关于重力势能下列说法中正确的是( ) A.重力势能只是由重物自身所决定的B.重力势能是标量，不可能有正、负值C.重力势能具有相对性，所以其大小是相对的D.物体克服重力所做的功等于物体重力势能的增加3.如图，桌面离地高为h，质量为m的小球从离桌面高为H处自由下落，不计空气阻力，设桌面为零势能面，则小球开始下落处的重力势能（ ）A.mg
7、h B.mgH C.mg（H+h） D.mg（H-h）4.一质量分布均匀的不可伸长的绳索重为G，A、B两端固定在水平天花板上，如图所示，今在绳的最低点C施加一竖直向下的力将绳绷直，在此过程中，绳索AB的重心位置( )A.逐渐升高B.逐渐降低C.先降低后升高D.始终不变5.如图所示，质量为m的工件悬吊在水平操作台面上方，工件重心离地面的高度为h1，操作台面离地面的高度为h2，已知重力加速度为g，若选操作台面为零势能面，则工件的重力势能为（）Amgh1Bmgh2Cmg（h1-h2）Dmg（h1+h2）6.质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面，绳A较长。分别捏住两绳中点缓慢提起，直到全部离开地
8、面，两绳中点被提升的高度分别为hA、hB，上述过程中克服重力做的功分别为WA、WB。若（）AhA=hB，则一定有WA=WBBhAhB，则可能有WAWBChAhB，则一定有WAWB【题型2 功与能的关系理解】1.如图，长为L的细线拴一个质量为m的小球悬挂于O点，现将小球拉至与O点等高的位置且线恰被拉直求放手后小球摆到O点正下方的过程中：O（1）球的重力做的功；（2）线的拉力做的功；（3）外力对小球做的总功2.质量是100 g的球从1.8 m的高处落到水平板上，又弹回到1.25 m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？3.如图所示，轻质绳子绕过光滑的定滑轮，它的一端拴
9、住一个质量是10kg的物体，人竖直向下拉绳子，使物体处于静止状态。AB长4m，然后人拉着绳子的另一端沿水平方向缓慢地由A移动到C，A、C相距3m，在这个过程中人做的功为多少?4.如图所示，一个质量为m的木块，以初速度v0冲上倾角为的斜面，沿斜面上升L的距离后又返回运动若木块与斜面间的动摩擦因数为，求：（1）木块上升过程重力的平均功率是多少？木块的重力势能变化了多少？（2）木块从开始运动到返回到出发点的过程滑动摩擦力做的功是多少？重力做的功是多少？全过程重力势能变化了多少？【自主拓展】1.一条长为L、质量为m的匀质轻绳平放在水平地面上，在缓慢提起全绳的过程中，设提起前半段绳人做的功为W1，提起后
10、半段绳人做的功为W2，则W1W2等于（ ） A.11 B.12 C.13 D.142.如图所示，一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距1/3l。重力加速度大小为g。在此过程中，绳的重力势能增加（）A.mgl B.mgl C.mgl D.mgl3.截面积为S的U形管中，盛有一种密度为的液体，由于底部中间的阀门关闭着，使一边管中的液面高度为h1，另一边管中的液面高度为h2，如图所示，再次把阀门打开，使左右两边相通，当两边液面达到相同高度时，重力做的功为（）A. B. C. D.4.如图所示，原长L0为100cm的轻质弹簧放置
11、在一光滑的直槽内，弹簧的一端固定在槽的O端，另一端连接一小球。这一装置可以从水平位置开始绕O点缓缓地转到竖直位置，设弹簧的形变总是在其弹性限度内，这一过程小球上升重力势能有极大值，对应的高度h40cm，则此极大值对应着直槽与水平面的夹角为（）A30B37C53D605.如图所示，水平固定的粗糙直杆上套有一质量为m的小球。轻弹簧一端固定在O点，另一端与小球相连，弹簧与直杆在同一竖直面内，直杆上有a、b、c、d四点，ab=bc，b在O点正下方，小球在a、d两点时，弹簧弹力大小相等。开始时，小球静止于d点，然后给小球一水平向右的初速度v0，小球经过cb两点时速度大小分别为vc、vb，到达a点时速度恰
12、好减小为0。则下列说法正确的是（）A.小球能在a点静止B.若在a点给小球一水平向左的初速度v0，小球不能到达d点C.若在a点给小球一水平向左的初速度v0，小球经过b点时速度大于vbD.若在a点给小球一水平向左的初速度v0，小球经过c点时速度大小为6.盘在地面上的一根不均匀的金属链重30 N，长1 m，从甲端缓慢提起至乙端恰好离地面时需做功10 J，如果改从乙端提起至甲端恰好离地面需做功 J（g取10 m/s2）7.地面上竖直放置一根劲度系数为k，原长为L0的轻质弹簧，在其正上方有一质量为m的小球从h高处自由落到下端固定于地面的轻弹簧上，弹簧被压缩，求小球速度最大时重力势能是多少？（以地面为参考平面）8.如图所示，一个质量为m、半径为r、体积为V的铁球，用一细线拴住，慢慢地放入截面积为S、深度为h的水中已知水的密度为，求铁球从刚与水面接触至与杯底接触的过程中，水与铁球的重力势能分别变化了多少？水与铁球组成的系统总的重力势能变化了多少？9.如图所示，一根轻质细杆的两端分别固定着A、B两个小球，O为光滑的转轴，细杆可在竖直平面内绕O点自由转动，已知AO长为l，BO长为2l，A球质量为m，B球质量为m，使杆从水平位置由静止开始释放，当杆处于竖直位置时，系统的重力势能减少了_。 第 7页 /共 7页
