《2020版高中物理(新教材)人教必修第2册:(学案)重力势能》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2020版高中物理(新教材)人教必修第2册:(学案)重力势能(5页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、重力势能【学习目标】1理解重力势能的概念,会用重力势能的定义进行计算;2理解重力势能的变化和重力做功的关系,知道重力做功与路径无关;3知道重力势能的相对性;4理解弹性势能的概念及其物理意义;5知道弹性势能具有相对性。【学习重点】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。【学习难点】重力做功与路径无关,重力势能的概念,重力势能的变化和重力做功的关系。【新知探究】一、自主学习1物体运动时,重力对它做的功只跟它的 和 的位置有关,而跟物体运动的 无关,重力功的公式为WG= 。2物体由于被举高而具有的 叫做物体的重力势能,常用EP表示,表达式EP= ,是 量。3重力势能具有相对性,选择不同 ,
2、物体的重力势能的数值是不同的,但重力势能的差值是 。4重力做正功时,重力势能 ,克服重力做功时,重力势能 ,重力做功与重力势能变化的关系是 。5弹性势能的大小与 和 有关。6弹力做功与弹性势能变化的关系是 。二、合作学习P【例题1】如图所示,一个质量为M的物体,置于水平地面上,其上表面竖直固定着一根轻弹簧,弹簧长为L劲度系数为k,现用手拉着上端的P点缓慢向上移动,直到物体离开地面一段距离L,在这一过程中,P点的位移(开始时弹簧处于原长)是H,这时物体重力势能增加量为多少?【例题2】弹簧的弹力F=KX,试利用平均力推导出弹簧的弹簧势能的表达式EP=KL2/2(规定弹簧原长时的弹性势能为零)【例题
3、3】在水平地面上放一竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为2.0Kg的木块相连,若在木块上再作用一个竖直向下的力F,使木块缓慢向下移动0.10m,力F做功2.5J,此时木块再次处于平衡状态,力F的大小为50N,如图所示,则F(1)在木块下降0.1m的过程中弹性势能的增加量?(2)弹簧的劲度系数?【学习小结】1物体运动时,重力对它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。WG =mgh1mgh22重力做功与重力势能变化的关系WGEp1Ep23重力势能的正负在参考平面上方的物体,重力势能是正值;在参考平面下方的物体,重力势能是负值。4弹性势能在弹性限度内,劲度系数越大,被拉伸或压缩的长
4、度越长,弹簧的弹性势能就越大。【精练反馈】1将一个物体由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与物体初、末位置高度差有关解析将物体由A移至B,重力做功只与物体初、末位置高度差有关,A、B、C错,D对。答案D2一实心铁球和一实心木球质量相等,将它们放在同一水平面上,下列结论正确的是( )A铁球的重力势能大于木球的重力势能B铁球的重力势能等于木球的重力势能C铁球的重力势能小于木球的重力势能D上述三种情况都有可能解析由于铁球和木球的密度不同,所以质量相等的铁球和木球比较,木球的体积较大,放在同一水平地面上时,木球的重心
5、高,因此木球的重力势能大于铁球的重力势能,选项C正确。答案C3质量为m的物体,沿倾角为的光滑斜面由静止下滑,当下滑t(s)时重力势能减少量为( )A12mg2t2sin B12mg2t2Cmg2t2D12mg2t2sin2解析物体下滑的加速度a=gsin ,t秒时物体下滑的距离s=12at2=12gt2sin ,下滑的高度h=ssin ,物体重力势能的减少Ep=mgh=12mg2t2sin2。答案D4如图,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13l。重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为( )A19mglB16m
6、glC13mglD12mgl解析根据题意,此过程中外力做的功等于细绳增加的重力势能,MQ的下半部分(质量为m3)的重心升高了l3,故增加的重力势能为Ep=mg3l3=19mgl,所以外力做功19mgl,A正确。答案A5如图所示,在水平面上平铺着n块砖,每块砖的质量为m,厚度为h,如果人工将砖一块一块地叠放起来,那么人至少做功( )An(n-1)mghB12n(n-1)mghCn(n+1)mghD12n(n+1)mgh解析取n块砖的整体为研究对象,叠放起来后整体的重心距地面12nh,原来的重心距地面12h,故有W=Ep=nmg12nh-nmg12h=12n(n-1)mgh,B项正确。答案B6如图所示,在离地面高为H处,将质量为m的小球以初速度v0竖直上抛,取抛出位置所在水平面为参考平面,则小球在最高点和落地处重力势能分别为( )Amgv022g+H,0B12mv02,-mgHC12mv02,mgHD12mv02,mgH+12mv02解析小球能上升到的最高点与抛出点相距h=v022g,所以在最高点时具有的重力势能Ep1=mgh=12mv02。落地时小球的位置在参考平面下方H处,所以落地时小球具有的重力势能Ep2=-mgH。故B正确。答案B