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1、第七章机械能守恒定律机械能守恒定律第四节重力势能第四节重力势能素养目标定位知道重力做功与路径无关知道重力做功与路径无关理解重力理解重力势能的定能的定义及表达式，会用表达式及表达式，会用表达式进行行计算算知道重力知道重力势能的相能的相对性性理解重力理解重力势能的能的变化和重力做功的关系化和重力做功的关系素养思维脉络课前预习反馈课前预习反馈1特点只跟物体运动的_和_的位置有关，而跟物体运动_无关。物体下降时重力做_功；物体被举高时重力做_功。2表达式WG_mg(h1h2)，其中h1、h2分别表示物体_和_的高度。知识点知识点 1重力做的功重力做的功起点起点终点终点路径路径正正负负mgh起点起点终点
2、终点1特点与物体相对地球的_有关。2大小物体的重力势能等于它所受_与所处_的乘积。3表达式Ep_4单位_，与功的单位相同。知识点知识点 2重力势能重力势能位置位置(或高度或高度)重力重力高度高度mgh焦耳焦耳(J)1表达式_2两种情况(1)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WG0，Ep1Ep2。 ()(4)在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同。()(5)重力对物体做负功，高度增加，物体的重力势能一定增加。()辨析思考辨析思考选一选某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的皮球
3、滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，则下列说法正确的是 ()A从A到B的曲线轨道长度不知道，无法求出此过程中重力做的功B从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功C从A到B重力势能变化了mg(Hh)D从A到B重力做功mgHD解析：重力做功与物体的运动路径无关，只与初、末状态物体的高度差有关。从A到B的高度差是H，故从A到B重力做功mgH，重力势能减了mgH，D正确。想一想如图，幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯，请思考以下问题：(1)小朋友滑落到地面上时的重力势能一定为零吗？(2)小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能是增加还是减少？解解析析：(1)若若选选地地面
4、面为为参参考考平平面面，则则小小朋朋友友滑滑落落到到地地面面上上时时的的重重力力势势能能就就一一定定为为零零； 若若选选其其他他高高度度为为参参考考平平面面，则则小小朋朋友友滑滑落落到到地地面面上上时时的的重重力力势势能能就就一一定不为零。定不为零。(2)根根据据重重力力势势能能的的表表达达式式知知，小小朋朋友友沿沿滑滑梯梯下下滑滑时时，高高度度变变低低，重重力力势势能能减少。减少。课内互动探究课内互动探究探究一对重力势能的理解探究一对重力势能的理解如图所示是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验示意图，从图中你能知道重力势能与哪些因素有关吗？提示：重力势能跟物体的质量和高度有关系，物体的质量
5、越大，高度越大，重力势能就越大。11重力势能的“四性”(1)系统性重力是地球与物体相互吸引而产生的，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。(2)相对性：重力势能Epmgh与参考平面的选择有关，式中的h是物体重心到参考平面的高度。重力势能是标量，只有大小而无方向，但有正负之分。当物体在参考平面上方时，Ep为正值；当物体在参考平面下方时，Ep为负值。注意物体重力势能的正负是表示比零势能大，还是比零势能小。(3)参考平面选择的任意性：视处理问题的方便而定，一般选择地面或物体运动时所达到的最低点为零势
6、能面。(4)重力势能变化的绝对性：物体从一个位置运动到另一个位置的过程中，重力势能的变化与参考平面的选取无关，它的变化量是绝对的。2重力势能是标量物体的重力势能为负值表示物体的重力势能比在参考平面上时具有的重力势能要少，这跟用正负表示温度高低是相似的。特别提醒：(1)Epmgh，h表示物体重心相对参考平面的高度，物体在参考平面上方，h0，在参考平面下方，h0。(2)某一过程重力势能的变化为EpEp2Ep1，它与参考平面的选择无关。 下列关于重力势能的说法中正确的是()重力势能是物体和地球共同具有的，而不是物体单独具有的在同一高度，将同一物体以v0向不同方向抛出，落地时物体减少的重力势能一定相等
7、重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功在地面上的物体，它的重力势能一定为零ABCDA典例典例 1解题指导：正确理解重力势能的概念是解题的关键。解析：重力势能是物体与地球共有的，同一物体的重力势能，仅与物体所处的位置有关，重力势能的变化，仅与物体位置的变化有关，而与路径无关。物体的重力势能是相对于零势能参考平面而言的。重力势能为零的物体，也可能具有动能而对物体做功。故正确答案为A。对点训练1关于重力势能，下列说法中正确的是 ()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，重力势能变大了D重力势能是标量
8、，不可能有正、负值解析：重力势能具有相对性，零势能面的选取不同，其数值也不同，选项A错误；物体若在零势能面下方，物体与零势能面的距离越大，它的重力势能却越小，所以选项B错误；重力势能为标量，其“”“”表示重力势能的大小，5 J应小于3 J，选项C正确，D错误。C探究二重力做功与重力势能变化的关系探究二重力做功与重力势能变化的关系如图所示，熟透的果实从离水面2 m处的树枝上落下，后又在水中继续下降2 m，请思考：(1)果实在空中下落及在水中下落的过程重力做功一样多吗？(2)这两个过程果实重力势能的改变一样吗？2提提示示：(1)由由Wmgh知知，这这两两个个过过程程重重力力做做功功相相同同；(2)
9、物物体体重重力力势势能能的的变变化化仅仅与与重重力力做做功功有有关关，与与有有无无其其他他力力做做功功无无关关，因因此此这这两两个个过过程程苹苹果果重重力力势势能能的改变也相同。的改变也相同。重力做功和重力势能间的区别与联系概念概念比比较项目目重力做功重力做功重力重力势能能物理意物理意义重力重力对物体所做的功物体所做的功由于物体与地球的相互作用，且由由于物体与地球的相互作用，且由它它们之之间相相对位置决定的能量位置决定的能量表达式表达式WGGlmghEpmgh影响大小影响大小的因素的因素重力重力G和初末位置的高度差和初末位置的高度差h重力重力mg和相和相对参考面的高度参考面的高度h概念概念比比
10、较项目目重力做功重力做功重力重力势能能特点特点只只与与初初末末位位置置的的高高度度差差有有关关，与与路路径径及及参参考考平平面面的的选择无关无关与与参参考考平平面面的的选择有有关关，同同一一位位置置的的物物体体，选择不不同同的的参参考考平平面面会会有有不同的重力不同的重力势能能值过程量程量状状态量量联系系重重力力做做功功过程程是是重重力力势能能变化化的的过程程，重重力力做做正正功功，重重力力势能能减减少少；重重力力做做负功功，重重力力势能能增增加加，且且重重力力做做了了多多少少功功，重重力力势能就改能就改变多少。即：多少。即：WGEp1Ep2特别提醒：(1)重力做功是重力势能变化的原因，重力做
11、的功与重力势能的变化量为等值关系，两者均与参考面的选择无关。(2)重力势能的变化只取决于物体的重力所做功的情况，与物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关。 (2019海南省文昌中学高一下学期检测)如图所示，静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上，轨道高度为h，桌面距地面高为H，物体质量为m，则以下说法正确的是()典例典例 2A小球沿小球沿竖直直轨道下滑到桌面上的道下滑到桌面上的过程，重力做功最少程，重力做功最少B小球沿曲小球沿曲线轨道下滑到桌面上的道下滑到桌面上的过程，重力做功最多程，重力做功最多C以桌面以桌面为参考平面，小球的重力参考平面，小球的
12、重力势能的减少量能的减少量为mghD以地面以地面为参考平面，小球的重力参考平面，小球的重力势能的减少量能的减少量为mg(Hh)C解题指导：(1)重力做功的多少不受其他力做功的影响，也不受运动状态、路径等因素的影响。(2)重力势能的变化只取决于重力所做的功，与参考面的选取无关。解析：静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上，由于高度差相同，所以重力做功相同，故A、B错误；重力势能的变化量与参考平面的选取无关，重力做的正功等于重力势能的减少量，重力做功为mgh，则重力势能的减少量为mgh，故C正确，D错误。对点训练2一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A先落到地面C
13、最后滚入沟底D。A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示。以地面C为零势能面，g取10 m/s2，则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是()A15.6 J和9 JB9 J和9 JC15.6 J和9 JD15.6 J和15.6 J解析：以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Epmgh0.310(3) J9 J。从A落下到D的过程中重力势能的减少量Epmgh0.310(2.23) J15.6 J，故选C。C核心素养提升核心素养提升1建模背景：柔软链条(绳索)在运动过程中形状会发生变化，重心也就会发生变化，从而给计算带来障碍，因此如何确定重心位置是解决含有链条(绳索)问题的关键。2模型特点：(1)粗细均匀、质量分布均匀的长直链条(绳索)，其重心在长度的一半处。(2)柔软链条(绳索)的形状变化，导致了重心位置的变化，从而使其重力势能也发生变化。(3)选取合理的势能零点，可以使计算更方便。链条链条(绳索绳索)模型模型案案 例例
