2019_2020学年新教材高中物理第8章机械能守恒定律2重力势能学案新人教版必修第二册.docx

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1、2 重力势能[学习目标]1.认识重力做功与物体运动路径无关的特点.2.理解重力势能及重力做功与重力势能变化的关系.3.知道重力势能具有相对性,知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的.4.理解弹性势能的概念,知道影响弹性势能大小的相关因素.一、重力做的功1.重力所做的功WG=mgΔh,Δh指初位置与末位置的高度差.2.重力做功的特点: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.二、重力势能1.重力势能.(1)表达式:Ep=mgh.(2)单位:焦耳;符号:J.2.重力做功与重力势能之间的关系

2、:WG=Ep1-Ep2.(1)当物体由高处运动到低处时,重力做正功,重力势能减小;即WG>0,Ep1>Ep2.(2)当物体由低处运动到高处时,重力做负功,重力势能增加;即WG<0,Ep1<Ep2.3.重力势能的系统性重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的,而不是地球上的物体单独具有的.三、重力势能的相对性1.参考平面:物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的,这个水平面叫作参考平面,在参考平面上物体的重力势能取为0.2.重力势能的相对性:Ep=mgh中的h是物体重心相对参考平面的高度.选择不同的参考平面,物体重力势能的数值

3、是不同的,但重力势能的差值相同.(后两空选填“相同”或“不同”)3.物体在参考平面上方,重力势能为正值;物体在参考平面下方,重力势能为负值.四、弹性势能1.定义:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能,叫弹性势能.2.影响弹性势能的因素(1)弹性势能跟形变大小有关:同一弹簧,形变大小越大,弹簧的弹性势能就越大.16(2)弹性势能跟劲度系数有关:不同的弹簧发生同样大小的形变,劲度系数越大,弹性势能越大.3.势能也叫位能,与相互作用的物体的相对位置有关.重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的,弹性势能

4、是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的.1.判断下列说法的正误.(1)重力做功一定与路径无关,只与初、末位置的高度差有关.( √ )(2)重力势能Ep1=2J,Ep2=-3J,则Ep1与Ep2方向相反.( × )(3)重力做功WG=-20J时,物体的重力势能减小20J.( × )(4)同一弹簧长度不同时,弹性势能一定不同.( × )(5)弹性势能与弹簧的形变量和劲度系数有关.( √ )2.质量为m的物体(可视为质点)从地面上方H高处由静止释放,落在地面后出现一个深度为h的坑,如图1所示,重力加速度为g,在此过程中,重力对物

5、体做功为______,重力势能______(填“减少”或“增加”)了______.图1答案 mg(H+h) 减少 mg(H+h)一、重力做的功导学探究如图2所示,一个质量为m的物体,从高度为h1的位置A分别按下列三种方式运动到高度为h2的位置B,在这个过程中,思考并讨论以下问题:图2(1)求出图甲情形中重力做的功;(2)求出图乙情形中重力做的功;16(3)求出图丙情形中重力做的功;(4)重力做功有什么特点?答案 (1)甲中WG=mgΔh=mgh1-mgh2(2)乙中WAB′=mglcosθ=mgΔh=mgh1-mgh2WB′B=

6、0故WAB=mgΔh=mgh1-mgh2(3)丙中把整个路径AB″分成许多很短的间隔AA1、A1A2…,由于每一段都很小,每一小段都可以近似地看成一段倾斜的直线,设每段小斜线的高度差分别为Δh1、Δh2…,则物体通过每段小斜线时重力做的功分别为mgΔh1、mgΔh2….WAB″=mgΔh1+mgΔh2+…=mg(Δh1+Δh2+…)=mgΔhWB″B=0故WAB=mgΔh=mgh1-mgh2.(4)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.知识深化1.重力做功大小只与重力和物体高度变化有关,

7、与受到的其他力及运动状态均无关.2.物体下降时重力做正功,物体上升时重力做负功.3.重力做功的特点可推广到任一恒力的功,即恒力做功的特点是:与具体路径无关,而跟初、末位置有关.如图3所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下,经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为(重力加速度为g)(  )图3A.B.C.mghD.0答案 B解析 解法一 分段法.小球由A→B,重力做正功W1=mgh小球由B→C,重力做功为0,小球由C→D,重力做负功W2=-mg·故小球由A→D全过程中重力做功

8、16WG=W1+W2=mg=mgh,B正确.解法二 全过程法.全过程,小球的高度差为h1-h2=h,故WG=mgh,B正确.计算重力做功时,找出初、末位置的高度差h,直接利用公式WG=mgh即可,无需考虑中间的复杂运动过程.二、重力势能导学探究如图4所示,质量为

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