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1、4.势能课 标 要 求1.理解重力势能的概念，会进行简单计算，并会判断重力势能的变化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理解弹性势能的概念，会分析决定弹簧弹性势能大小的相关因素4知道势能是系统共有的，具有相对性思 维 导 图必备知识自主学习关键能力合作探究随堂演练自主检测必备知识自主学习一、重力势能1重力势能：在物理学中，物体由于位于高处而具有的能量2表达式：Ep_单位：_，符号：J.3标矢性：重力势能是_，只有大小，没有方向4重力做功与重力势能变化的关系(1)表达式：WG_Ep.(2)两种情况：当物体从高处运动到低处时，重力做_，重力势能_，即WG0，Ep1Ep2.
2、当物体由低处运动到高处时，重力做_，重力势能_，即 WG 0，Ep1 Ep2.重 力 做 负 功 也 可 以 说 成 物 体_mgh焦耳焦耳标量标量Ep1Ep2正功正功减少减少负功负功增加增加克服重力做功克服重力做功5重力势能的相对性：重力势能总是相对选定的_而言的(该平面常称为_)Epmgh中的h是物体重心相对参考平面的高度参考平面选择不同，则物体的高度h不同，重力势能的大小也就不同导学1重力势能只有大小，没有方向，但有正负重力势能正负的含义：正、负值分别表示物体处于参考平面上方和下方参考平面参考平面零势能面零势能面二、弹性势能1弹性势能：在物理学中，把物体由于发生_而具有的能量2弹簧的弹性
3、势能：弹簧的长度为_时，弹性势能为0.弹簧被拉长或被压缩时，就具有了弹性势能导学2(1)重力做功大小只与质量和物体高度变化有关，与受其他力及运动状态无关(2)在一些往复运动或多个运动过程的复杂问题中求重力做功时，利用重力做功的特点，可以省去大量中间过程，一步求解弹性形变弹性形变原长原长三、势能是系统共有的1系统性弹性势能是发生弹性形变的物体上的所有质点因相对位置改变而具有的能量，因而弹性势能是整个系统所具有的2.相对性弹性势能的大小与选定的零势能位置_(填“有”或“无”)关，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的势能为零3对于同一弹簧，伸长和压缩相同的长度时弹性势能_(填“相同”或“不同”)有有相
4、同相同4弹性势能与弹力做功的关系(1)关系：弹力做功是弹性势能变化的唯一量度，弹力做多少正功，弹性势能就_(填“增加”或“减少”)多少；弹力做多少负功，弹性势能就_(填“增加”或“减少”)多少(2)表达式：W弹Ep_导学3弹簧弹性势能大小的影响因素：弹簧的劲度系数和弹簧的形变量减少减少增加增加Ep1Ep2关键能力合作探究探究点一重力势能的理解导学探究图甲所示为黄果树瀑布的美景，图乙所示为我国的三峡大坝水电站的泄洪图，图丙所示为我国的跳水世界冠军施廷懋比赛中的情景结合上述情景思考以下问题：(1)瀑布和水电站的水从高处流下，水的重力势能怎样变化？是不是水的落差越大，水的重力势能就越大？(2)跳水运
5、动员先高高跃起再落入水中，怎样比较运动员在不同位置重力势能的大小？重力势能的大小与哪些因素有关？提示：瀑布和水电站的水从高处流下，水的重力势能减小重力势能具有相对性，水的落差越大，重力势能不一定大，水的重力势能变化越大提示：选择相同的零势能面，比较运动员在不同位置重力势能的大小重力势能的大小与质量及相对于零势能面的高度有关归纳总结1.重力势能的正负重力势能是标量，其数值可正、可负、可为零，表示的是相对大小，如图所示物体在A、B、C三点重力势能的正负如表所示零势能面EpAEpBEpC地面正值正值零桌面正值零负值A处平面零负值负值2.重力势能的三个重要性质(1)重力势能的相对性重力势能表达式为Ep
6、mgh，高度h的相对性决定了重力势能具有相对性选取不同的水平面作为零势能面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能的大小与零势能面的选取有关(2)重力势能变化的绝对性物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体重力势能的变化与参考平面的选取无关(3)重力势能的系统性重力是由地球对物体吸引而产生的，如果没有地球对物体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所以重力势能是这个系统共同具有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法典例示范例1一棵苹果树上有一个质量为0.3kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A处先落到地面C处最后滚入沟底D处A、B、C、D、E水平面之
7、间竖直距离如图所示以地面C为零势能面，g取10m/s2，则该苹果从A处落下到D处的过程中，重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是()A15.6J和9JB9J和9JC15.6J和9JD15.6J和15.6J答案：C素养训练1下列关于重力势能的说法正确的是()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5J变化到3J，重力势能增加了D地面上的物体的重力势能一定等于零答案：C解析：物体的重力势能与参考平面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同，A错误；物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，
8、物体在零势能面以下，距零势能面的距离越大，重力势能越小，B错误；重力势能中的正、负号表示大小，5J的重力势能小于3J的重力势能，C正确；只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，D错误素养训练2两个质量相等的实心铁球与实心木球，将它们放在同一水平地面上，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木球的重力势能不会大于铁球的重力势能答案：C解析：因为铁球和木球的密度不同，所以，质量相等的实心铁球和实心木球，木球的体积较大，放在同一水平地面上时，木球的重心高，因此，木球的重力势能大于铁球的重力
9、势能，选项C正确探究点二重力做功与重力势能的变化归纳总结1.重力做功与重力势能的比较重力做功重力势能物理意义重力对物体做功由物体与地球的相互作用产生，且由它们之间的相对位置决定的能表达式WGmghEpmgh影响大小的因素重力mg和初、末位置的高度差h重力mg和相对参考平面的高度h特点只与初、末位置的高度差有关，与路径及参考平面的选择无关与参考平面的选择有关，同一位置的物体，选择不同的参考平面，其重力势能的值不同过程量状态量2.重力做功与重力势能变化的关系(1)关系：WGEp1Ep2Ep.(2)意义：重力做功的过程就是重力势能改变的过程；重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且重力
10、做了多少功，重力势能就改变多少典例示范例2在离地面80m处无初速度地释放一小球，小球质量为m200g，不计空气阻力，g取10m/s2，取释放点所在水平面为参考平面求：(1)在第2s末小球的重力势能；答案：40J(2)在第3s内重力所做的功和重力势能的变化答案：50J重力势能减少了50J素养训练3起重机将质量为50kg的物体从地面提升到10m高处，在这个过程中，下列说法中正确的是(g取10m/s2)()A重力做正功，重力势能减少5.0103JB重力做正功，重力势能增加5.0103JC重力做负功，重力势能减少5.0103JD重力做负功，重力势能增加5.0103J答案：D解析：起重机将质量为50kg
11、的物体从地面提升到10m高处，重力对物体做功Wmgh501010J5000J重力对物体做多少负功，重力势能就增加多少，则重力势能增加5.0103J，故D正确素养训练4起跳摸高是同学们经常进行的一项活动某学生身高1.80m，质量70kg，他站立举臂，手指摸到的高度为2.10m在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55m设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7s不计空气阻力(g取10m/s2)，该同学跳起后增加的重力势能最大值是()A1260JB1470JC315JD1785J答案：C解析：人的重心升高的高度为：h2.55m2.10m0.45m，故该
12、同学跳起后增加的重力势能最大值是：Epmgh70100.45J315J，C正确随堂演练自主检测1(多选)关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是()A弹性势能是指发生弹性形变的物体各部分之间相互作用而具有的能量B重力势能是相对的，弹性势能是绝对的C势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关D重力势能和弹性势能都是状态量答案：ACD解析：弹性势能是指发生弹性形变的物体各部分之间相互作用而具有的能量，A正确；重力势能和弹性势能都是相对的，与零势能面的位置相关，B错误；势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关，C正确；重力势能和弹性势能都是状态量，都是在某个状态时所具有的能量，D正确2某物体在
13、运动过程中，若物体的重力做了100J的正功，则下列说法正确的是()A一定有100J的重力势能转化为重力做功B必定有100J的重力势能转化为物体的动能C物体的重力势能一定减少了100JD因未选定参考平面，故无法判知重力势能的变化答案：C解析：功是能量转化的量度，但是能量不能转化为功，A错误；必定有100J的重力势能转化为其他形式的能量，不一定是动能，B错误；重力做多少正功，重力势能就减少多少，所以物体的重力势能一定减少了100J，C正确；重力势能与零势能面的选择有关，重力势能的变化只取决于重力做功，与零势能面的选取无关，D错误3“木牛流马”是三国时期蜀汉丞相诸葛亮发明的运输工具，分为木牛与流马现
14、用木牛沿崎岖山道运输50kg谷物，30min后谷物上升的高度为10m，取重力加速度大小g10m/s2，则关于谷物，下列说法正确的是()A重力做了5103J的功B谷物克服重力做了5103J的功C重力势能增加了5103JD重力势能减少了5103J答案：D解析：根据公式WGmgh可知，运输过程中，重力做功为WG5010(10)J5103J，即谷物克服重力做了5103J的功，A、B错误；由A、B分析可知，重力做了5103J的负功，根据重力做功和重力势能的关系可知，则重力势能增加5103J，即重力势能减小5103J，C错误，D正确4广西壮族“三月三”是壮族人民的传统节日，该节日民族活动很丰富，其中抛绣球是男女青年最喜欢的项目假设某一青年女子在楼上将绣球水平抛出，抛出点离地4.5m，绣球质量0.6kg，在离地2.0m处被一男青年抢到重力加速度取10m/s2，在绣球被抛出至被抢到的过程中，下列说法正确的是()A重力做功15JB重力势能增加了15JC若以抛出点为参考平面，绣球被抢到时的重力势能为27JD若以地面为参考平面时，上述过程中绣球重力势能的变化量最大答案：A答案：BCD
