人教课标实验版必修二第七章 机械能及其守恒定律4. 重力势能

第四节重力势能第四节重力势能知识目标:1、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算。2、理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。3、知道重力势能的相对性。结论：一个物体能够对外做功，则这个物体具有能。讨论：1、请同学们结合生活，列举“物质的不同运动形式对应着不同的能”的例子。2、请同学们结合生活，列举“各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中能量守恒。”的例子。一、能的概念二、功和能的关系通过分析下边几个过程中能量的转化情况，讨论：“做功就一定有能量发生转化（或者转移）”的观点是否正确？我们能得到什么结论？（1）人拉重物在光滑水平面上由静止而运动。（2）在水力发电厂中，水流冲击水轮机，带动发电机转动。（3）电力机车在铁路上前进。二、功和能的关系（1）人拉重物在光滑水平面上由静止而运动。（2）在水力发电厂中，水流冲击水轮机，带动发电机转动。（3）电力机车在铁路上前进。在人对重物做功的过程中，人的生物能转化为物体的动能。水流的机械能转化为电能机车前进而做功，把电能转化为机车的机械能。结论：做功使不同形式的能量发生转化。讨论：1、在能量转化中，做功多少与能量转化（或者转移）多少的关系怎样？举例说明。（1）举重运动员把重物举起来，对重物做了功，重物的重力势能增加，同时运动员消耗了体内的化学能，且运动员做了多少功就有多少化学能转化为重力势能。（2）被压缩的弹簧放开时把一个小球弹出去，小球的动能增加，同时弹簧的弹性势能减小，且弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为机械能。

讨论：1、功和能的联系是什么？2、功和能的区别有哪些？1、功和能的联系：（1）功和能都是标量（2）功是能量转化的量度（3）单位：焦（J）2、功和能的区别：（1）功是和物体的运动过程有关的物理量，是一个过程量；能是和物体的运动状态有关的物理量，是一个状态量。但功不是能。（2）做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化的大小是用做功的多少来量度的。但功和能不能相互转化。巩固练习：1、关于功和能，下列说法正确的是（）A、功就是能，功可以转化为能B、做功越多，物体的能越大C、能量转化中，做的功越多，能量转化越多D、功是物体能量的量度2、运动员将质量为150kg的杠铃举高2m，求：（1）运动员做了多少功?正功还是负功？（2）杠铃的机械能是增加还是减少？有多少化学能转化为杠铃的重力势能?3、物体以某一初速度沿粗糙水平面滑动，摩擦力对物体做正功还是负功？物体是获得能量还是失去能量？结论：功的正负表示能量转化的

，_______功使物体获得能量，

功使物体失去能量。增加或减少正负可否认为功率是描述能量转化快慢的物理量？做功的过程必定有能量发生转化或者转移做多少功就一定有多少能量发生了转化或者转移正功表示物体获得能量；负功表示物体失去能量功是能量转化的量度2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少１００人失踪。雪崩2打桩机工作现场打夯筑土美国内华达州亚利桑那陨石坑。这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的铁质流星撞击地面的结果。这颗流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克梯恩梯(TNT)，超过美国轰炸日本广岛那颗原子弹的一千倍。爆炸在地面上产生了一个直径约1245米，平均深度达180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台则能容纳200多万观众。美国内华达州亚利桑那陨石坑水电站“和平号”空间站残片思考：（1）俄罗斯“和平号”空间站坠落时，为什么会燃烧？碎片燃烧时，温度可达3000℃，其能量由什么能量转化而来？（2）打桩机的重锤从高处落下时，为什么能把水泥打进地里?

（3）水力发电站为什么要修那么高的大坝？（4）在你的头顶上方相同的高度,分别用细绳悬挂一个粉笔头和7.5Kg的铅球，你的感觉有何不同？以上问题的根本原因是什么？用自己的课本做如下试验1、与高度有关

2、与质量有关1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉•••

2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉•••探究得到的结论：重力势能:物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能,用EP表示。三、重力做功的特点设一个质量为m的物体，（1）从高度是h1的A位置，竖直向下运动到高度是h2的B位置；（2）从高度是h1的A位置，沿倾斜直线运动l的距离，到达高度是h2的B位置；（3）从高度是h1的A位置，沿沿任一路径，运动到高度是h2的B位置；探究：根据功的公式，计算重力所做的功分别是多少？是否相同？由此得到什么结论？结论：重力所做的功只跟初位置的高度和末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关。探究重力势能的表达式：一个质量为m的物体从距地高为h1的A点下落到距地高为h2的B点，求重力做的功？由此得到什么结论？结论：重力做的功等于物体重力势能的变化量WG=mgh1－mgh2(即WG等于mgh这个量的变化）探讨：仔细研究重力势能表达式EP=mgh，从中可以获得哪些信息？(1)重力势能的单位是什么？为什么？(2)重力势能是矢量还是标量？可以为负值吗？(3)重力做功与重力势能变化有何关系？四、重力势能1、定义：物体由于被举高而具有的能叫重力势能，用EP表示。2、公式：EP=mgh物理意义：物体的重力势能等于物体的重力和它的高度的乘积。3、重力势能是标量，也是状态量单位：焦（J）4、重力做功与重力势能变化的关系WG=Ep1-Ep2

重力做功WG(正、负）重力势能EP（增加、减少）重力做功和重力势能变化的关系物体上升物体下降正负减少增加重力做的功等于重力势能的减少物体克服重力做的功等于重力势能的增加五、重力势能的相对性讨论：1、为什么说重力势能具有相对性？参考平面的选取是唯一确定的吗？2、重力势能的改变与参考面选择有关吗？为什么？3、重力势能为正值？表示什么含义？重力势能为负值？表示什么含义？练1：如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高h2=0.8m。请按要求填写下表(g=10m/s2)参考平面小球在A点重力势能小球在B点重力势能下落过程小球重力做功下落过程小球重力势能变化桌面地面6J10J-4J0h1h2AB选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值不同。10J10J减少10J减少10J对一个确定的过程，WG和△EP与参考面的选择无关五、重力势能的相对性1、重力势能的相对性：（高度的相对性）重力势能的数值与参考面的选择有关。在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。参考平面的选取是任意的,通常选择地面作为参考平面。2、重力势能变化的确定性：（高度变化的确定性）重力势能的改变与参考面选择无关。六、势能是系统所共有的重力势能是地球与物体所组成的这个“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。分子势能或电势能分别属于分子或电荷组成的系统，不是一个分子或一个电荷单独具有的。课堂练习：1、沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不相同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是A、沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多B、沿坡度大，粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多C、沿坡度小，粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多D、不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做功相同2、质量是100g的小球从1.8m的高处落到水平板上，又弹回到1.25m的高处。整个过程中重力对球所做的功是多少？球的重力势能变化了多少？小结：本节课我们学习了：1、势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定。2、势能是标量，单位是焦耳。3、重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。4、重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。练习1、

在离地80m处无初速释放一小球，小球质量为