高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能学案及答案

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1、初中已经定性的学习了重力势能，知道重力势能与 和 有关，且 越大， 越大，重力势能越大
2、恒力功的表达式：W=
3、重力是由于 的吸引而产生的作用
新课预习
一、重力做功
通过初中所学的知识我们清楚，重力势能与 、
有关，重力做功也与质量及 有关，重力势能与重力做功都与质量及 有关，因此重力势能与重力做功密切相关，我们先研究重力做功的特点。
（1）设一个质量为m的物体，从与地面高度为h1的位置A，竖直向下运动到高度为h2的位置B，这个过程中重力做功是WG= =
；
（2）若小球沿长度为L斜面从A运动到底端，再沿水平面运动到B点，如图所示，已知斜面与水平面间夹角为θ，这个过程中重力做功：WG=WG斜+WG水= + = ，若用△h表示A、B两点间的高度差，h1表示A距地面的高度，h2表示B距地面的高度，那么此过程中，WG= = 。
A
B
h1
h2
A
B
h1
h2
θ
A
B
h1
h2
（3）若A、B间是曲面，如图所示，从A运动B重力做功WG= 。
通过以上分析可知，尽管物体运动的路径不同，但高度的变化是
（填“相同”或“不相同”），而且重力做的功也是 （填“相同”或“不相同”）的。这表明物体运动时，重力对它做的功只跟它的
和 的位置（即 差）有关，而跟物体的路径 。
注意观察我们得到重力功的表达式，发现始终存在mgh这个量，这个量具有特殊的意义。
二、重力势能
1、定义：mgh的特殊意义在于它一方面与 密切相关，另一方面它随着高度的增加而 ，随着质量的增加而 ，恰与前述重力势能的特征 （填“相同”或“不相同”）。因此，我们把“ ”叫作物体的重力势能，常用 表示，即EP= ，
与其它形式的能一样，重力势能也是 （填“标量”或“矢量”），其单位与 的单位相同，在国际单位制中都是 ，符号为 。
2、重力势能与重力功的关系：WG= ，其中 表示物体在初位置的重力势能， 表示物体在末位置的重力势能。
当物体由高处运动到低处时，重力做 （填“正”或“负”）功，重力势能 （填“增加”或“减小”），即WG 0（填“大于”或“小于”），EP1 EP2（填“大于”或“小于”）；当物体由低处运动到高处时，重力做 功（填“正”或“负”），重力势能 （填“增加”或“减小”），即WG 0（填“大于”或“小于”），EP1 EP2（填“大于”或“小于”）。
3、重力势能的特点
（1）系统性：由EP= 可知，重力势能除了和物体本身质量有关，还与重力加速度有关，而重力加速度是由于地球产生的，即离开地球，重力加速度就 （填“存在”或“不存在”），那么重力势能也就
（填“存在”或“不存在”），所以某物体重力势能是物体与 共有的。
（2）相对性：EP= ，公式中h表示的是 ，提到高度我们都是默认 为参考系，若选择不同参考系，同一位置高度 （填“相同”或“不同”）。因此，某物体在某一位置的重力势能的大小与参考面选取 ，被选作参考面的重力势能为 ，在零势能面下的重力势能为 值，零势能面以上的重力势能值为 。重力势能也有 之分，表示重力势能的大小，即负的重力势能意味着比参考面的重力势能 。
△EP= ，重力势能的改变量与零势面的选取 （填“有关”或“无关”）。
三、弹性势能
1、定义：发生 的物体的各部分之间，由于有 的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能能。
那么弹性势能与什么有关呢？我们玩过橡皮筋，用橡皮筋射子弹，若想让子弹射的更远，应该怎么办呢？做一做看。
2、影响因素：在弹性限度内，被拉长或 的长度越长，弹簧的弹性势能就 。另外劲度系数越大，弹性势能就 。
3、弹性势能与弹力做功的关系和重力势能与重力做功的关系一样，弹力做正功，弹性势能 ；弹力做负功，弹性势能 。
练习一：如图所示，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。重力加速度为g。
（1）足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？
1
2
3
h
（2）足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球的重力势能减少了多少？
练习二：以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么做错？
（1）物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。
（2）物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。
（3）物体运动，重力做的功是-1J，但物体重力势能的增加量不是1J。
（4）没有摩擦时物体由A沿直线运动到B，重力做的功是-1J；有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，重力做的功大于-1J。
A
B
h1
h2
练习三：如图所示，质量为0.5kg的小球，从A点下落到地面上的B点，h1为1.2m，桌面高h2为0.8m。
（1）在表格的空白处按要求填入数据
（2）如果下落时有空气阻力，表中的数据是否会改变？
四、知识要点——板书整理
重力势能
一、重力做功
1、表达式：WG= ，公式中h表示 。
2、重力做功特点：重力做功只与 位置有关，（只与初末位置的 差有关），与 无关。
二、重力势能
1、定义：我们把 叫作物体的重力势能
2、表达式：EP= ，公式中h表示相对 的距离
3、矢量性： ，但有正负，正负表示重力势能的
4、单位：
5、重力功与重力势能的关系：
（1）关系式：WG= - =
（2）当重力做正功，重力势能 ，重力做负功，重力势能
6、性质
（1）相对性：某位置重力势能的大小与 的选取有关，重力势能变化量及重力功与参考面的选取 （填“有关”或“无关”）。
（2）系统性：某物体的重力势能是物体与 共有的。
三、弹性势能
1、定义：发生 的物体的各部分之间，由于有 的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能
2、影响因素：弹簧的形变量（伸长量或 ）越大，弹簧劲度系数越大，弹性势能 。所选择的参考面
小球在A点的重力势能
小球在B点的重力势能
整个下落过程中小球重力做的功
整个下落过程中小球重力势能的变化量
桌面
地面