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文档简介
重力势能【学习目标】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;4.理解弹性势能的概念及其物理意义;5.知道弹性势能具有相对性。【学习重点】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。【学习难点】重力做功与路径无关,重力势能的概念,重力势能的变化和重力做功的关系。【新知探究】一、自主学习1.物体运动时,重力对它做的功只跟它的和的位置有关,而跟物体运动的无关,重力功的公式为WG=。2.物体由于被举高而具有的叫做物体的重力势能,常用EP表示,表达式EP=,是量。3.重力势能具有相对性,选择不同,物体的重力势能的数值是不同的,但重力势能的差值是。4.重力做正功时,重力势能,克服重力做功时,重力势能,重力做功与重力势能变化的关系是。5.弹性势能的大小与和有关。6.弹力做功与弹性势能变化的关系是。二、合作学习P【例题1】如图所示,一个质量为M的物体,置于水平地面上,其上表面竖直固定着一根轻弹簧,弹簧长为L劲度系数为k,现用手拉着上端的P点缓慢向上移动,直到物体离开地面一段距离L,在这一过程中,P点的位移(开始时弹簧处于原长)是H,这时物体重力势能增加量为多少?P【例题2】弹簧的弹力F=KX,试利用平均力推导出弹簧的弹簧势能的表达式EP=KL2/2(规定弹簧原长时的弹性势能为零)【例题3】在水平地面上放一竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为2.0Kg的木块相连,若在木块上再作用一个竖直向下的力F,使木块缓慢向下移动0.10m,力F做功2.5J,此时木块再次处于平衡状态,力F的大小为50N,如图所示,则F(1)在木块下降0.1m的过程中弹性势能的增加量?F(2)弹簧的劲度系数?【学习小结】1.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。WG=mgh1-mgh22.重力做功与重力势能变化的关系WG=Ep1-Ep23.重力势能的正负在参考平面上方的物体,重力势能是正值;在参考平面下方的物体,重力势能是负值。4.弹性势能在弹性限度内,劲度系数越大,被拉伸或压缩的长度越长,弹簧的弹性势能就越大。【精练反馈】1.将一个物体由A移至B,重力做功()A.与运动过程中是否存在阻力有关B.与物体沿直线或曲线运动有关C.与物体是做加速、减速或匀速运动有关D.与物体初、末位置高度差有关解析将物体由A移至B,重力做功只与物体初、末位置高度差有关,A、B、C错,D对。答案D2.一实心铁球和一实心木球质量相等,将它们放在同一水平面上,下列结论正确的是()A.铁球的重力势能大于木球的重力势能B.铁球的重力势能等于木球的重力势能C.铁球的重力势能小于木球的重力势能D.上述三种情况都有可能解析由于铁球和木球的密度不同,所以质量相等的铁球和木球比较,木球的体积较大,放在同一水平地面上时,木球的重心高,因此木球的重力势能大于铁球的重力势能,选项C正确。答案C3.质量为m的物体,沿倾角为α的光滑斜面由静止下滑,当下滑t(s)时重力势能减少量为()A.12mg2t2sinα B.12mg2C.mg2t2 D.12mg2t2sin2解析物体下滑的加速度a=gsinα,t秒时物体下滑的距离s=12at2=12gt2sinα,下滑的高度h=ssinα,物体重力势能的减少ΔEp=mgh=12mg2t2sin答案D4.如图,一质量为m,长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距13l。重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为(A.19mgl B.16mgl C.13mgl D解析根据题意,此过程中外力做的功等于细绳增加的重力势能,MQ的下半部分(质量为m3)的重心升高了l3,故增加的重力势能为ΔEp=mg3×l3=1答案A5.如图所示,在水平面上平铺着n块砖,每块砖的质量为m,厚度为h,如果人工将砖一块一块地叠放起来,那么人至少做功()A.n(n-1)mgh B.12n(n-1)C.n(n+1)mgh D.12n(n+1)解析取n块砖的整体为研究对象,叠放起来后整体的重心距地面12nh,原来的重心距地面12h,故有W=ΔEp=nmg×12nh-nmg×12h=12n(n-1答案B6.如图所示,在离地面高为H处,将质量为m的小球以初速度v0竖直上抛,取抛出位置所在水平面为参考平面,则小球在最高点和落地处重力势能分别为()A.m
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