势能的变化与机械功-例题思考

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1、势能的变化与机械功-例题思考学习本节内容，要让学生理解重力势能的相对性，要表示一个物体的重力势能必须选择重力势能零点.重力势能的变化量仅与重力做功有关，且重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量.重力对物体做功的大小，仅与物体运动的起始点和终了点有关，与物体运动的路径无关.【例1】一实心立方体铁块与一实心立方体木块质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论中正确的是A.铁块的重力势能大于木块的重力势能B.铁块的重力势能等于木块的重力势能C.铁块的重力势能小于木块的重力势能D.上述三种情况都有可能思路：分析本题的关键是明确重力势能的定义式Ep=mgh中各物理量的意义，其中h指的是物体的

2、重心与势能零点的高度差.解析：由于铁块和木块的密度不同，所以，质量相等的铁块和木块，木块的体积较大，放在同一水平地面上时，木块的重心高，因此，木块的重力势能较大.答案：C【例2】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，至少需要做多少功？思路：分析本题的关键是抓住重力做功与重力势能变化量之间的关系.叠放砖的过程中，外力做的功至少与物体克服重力做功相同，而物体克服重力做的功又等于物体重力势能的增加量.解析：对n块砖整体研究，从它们平铺在地面上到一块一块叠放起来，外力所做的功至少等于砖所增加的重力势能.即W=nmg·(nh)－nmg·(h)=n(n－1)

3、mgh.答案：n(n－1)mgh【例3】如图所示，质量为m的小物体沿圆弧面从A点无初速地滑下，圆弧的半径为R，A点与圆心等高，滑到圆弧的最低点B时，物块的速度为v.则下滑过程中，重力对物体做的功为_______，物体克服阻力做的功为_______.思路：分析本题的关键是明确重力做功的特点：与路径无关，仅仅与物体运动的初末位置的高度差有关，并且要注意到物体下滑过程中受到的阻力是一个变力，需要根据动能定理进行求解.解析：对物体下滑过程进行分析可知，对物体做功的只有重力和物体受到的阻力，由于重力做功与路径无关，故重力对物体做的功为WG=mgR，对物体从A到B的过程用动能定理得mgR－Wf=m

4、v2－0所以物体克服阻力做的功为Wf=mgR－mv2.答案：mgRmgR－mv2【例4】将横截面积为S的玻璃管弯成如图所示的连通器，放在水平桌面上，左、右管处在竖直状态，先关闭阀门K，往左、右管中分别注入高度为h1和h2、密度为ρ的液体，然后打开阀门K，直到液体静止,在上述过程中，液体的重力势能减少了A.ρgS(h1－h2)B.ρgS(h1－h2)2C.ρgS(h1－h2)2D.ρgS(h1－h2)思路：分析本题的关键是抓住重力做功与重力势能变化的关系以及重力做功的特点，采用等效法分析.解析：从打开阀门K后，左管中的液体流向右管，直到两管液面相平，相当于把左管中高为的液体“搬”到右管中

5、，其重心下降的高度为，所以该过程中，液体重力势能的减少量为ΔEp=ρgS·=ρgS(h2－h1)2.答案：C点评：本题考查重力做功的特点以及重力做功与重力势能变化的关系，角度巧妙，需要运用等效的思维方式，才能简单的突破本题，对于提高学生分析问题解决问题的能力，培养学生开阔的思维具有较好的作用.