物理人教版 (2019)2 重力势能导学案

8.2重力势能

学习目标   

1.认识重力做功与物体运动路径无关

2.理解重力势能表达式，知重力做功与重力势能变化的关系.

3.知道重力势能是系统的，具有相对性，.4.知道影响弹性势能大小的相关因素．

【自主学习】

回顾：（1）能、重力势能、弹性势能概念  （2）重力势能影响因素

猜想：重力势能表达式可能为：                         

【合作学习·难点探究】

任务一、推导重力做功特点，得到重力势能表达式

1、请结合如下实例推导：

如图所示，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，请计算三个过程中重力做的功并分析重力做功特点：

2、总结：WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2，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．

3、拓展：

Mgh具有特殊的意义，它和重力势能的特征一致，我们用Ep＝mgh描述物体的重力势能

【例1】如图所示，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)         ，小球在AD两点的重力势能分别为

       、       

.

任务二、能分析实际问题中的重力势能及变化

指导：

1、重力势能具有相对性：研究一个物体重力势能时应该先参考平面．参考平面选取不同，重力势能的数值就不同．重力势能为标量，正负代表大小

2、重力势能具有系统性：平时我们说物体具有重力势能，实质是地球和物体共同具有的

3、重力做功和重力势能的关系：

WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp，即重力做多少功，重力势能就变化多少

【例2】关于重力势能的说法，正确的是(　　)

A．重力势能的大小只由重物本身决定

B．物体克服重力做功50 J，物体重力势能一定增加50 J

C．重力势能是物体和地球所共有的

D．在地面上的物体，它具有的重力势能不一定等于零

【例3】如图所示，桌面距地面的高度为0.8 m，一物体(可看成质点)质量为2 kg，放在桌面上方0.4 m的支架上，则：(g取9.8 m/s2)

(1)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量；

(2)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量；

(3)比较以上计算结果，说明什么问题？

【例4】如图所示，长为2 m、质量为10 kg的一条细铁链放在水平地面上，从提起铁链一端直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做的功为多少？(g取9.8 m/s2)

任务三、知道弹性势能影响因素

阅读教材回答：

1、弹性势能定义：                                          

2、影响弹性势能的因素有：         、          

【例5】如图所示的几个运动过程中,物体的弹性势能增加的是 (　　)

A.如图甲所示,撑竿跳高的运动员上升过程中,竿的弹性势能

B.如图乙所示,人拉长弹簧的过程中,弹簧的弹性势能

C.如图丙所示,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中,橡皮筋的弹性势能

D.如图丁所示,小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能

【达标训练·限时检测】

1、如图所示，某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，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的曲线轨迹长度不知道，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重力做功mg(H＋h)

D．从A到B重力做功mgH

2、下列关于重力势能的说法中正确的是(　　)

A．重力势能Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1与Ep2方向相反

B．同一物体重力势能Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1>Ep2

C．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

D．重力势能是标量，负值没有意义

3、如图所示，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h.若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是(　　)

A．mgh　减少mg(H－h)

B．mgh　增加mg(H＋h)

C．－mgh　增加mg(H－h)

D．－mgh　减少mg(H＋h)

4、一质量为的物体被人用手由静止竖直向上以加速度匀加速提升。关于此过程，下列说法中正确的是（    ）

A.提升过程中手对物体做功

B.提升过程中合外力对物体做功

C.提升过程中物体的重力势能增加(＋)

D.提升过程中物体克服重力做功

5、如图所示，在光滑的桌面上有一根均匀柔软的质量为m、长为L的绳，其绳长的悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过程中，重力对绳子做的功为多少？绳子重力势能变化如何？(桌面离地高度大于L.)

【反思总结】  

答案

【例1】、mgh. 、

【例2】　BCD

【例3】答案　(1)7.84 J　23.52 J　(2)23.52 J　23.52 J

(3)通过上面的计算，说明重力势能是相对的，它的大小与参考平面的选取有关，而重力势能的变化量是绝对的，它与参考平面的选取无关．

【例4】98J

【例5】B

【达标训练·限时检测】

1、D   2、B   3、D　4、ABD  5、15/32mgL   重力势能减少15/32mgL