2024-2025学年新教材高中物理第八章机械能守恒定律第2节重力势能学案新人教版必修2

PAGE1-第2节重力势能学习目标1.理解重力势能的概念,会用重力势能的定义式进行计算。2.理解重力势能的变更和重力做功的关系,知道重力做功与路径无关。3.知道重力势能的相对性。4.知道弹性势能的概念和影响因素。自主预习一、重力做功1.物体由高处运动到低处时,重力做功;物体由低处运动到高处时,重力做功。

2.重力做功的特点:物体运动时,重力对物体所做的功只与物体初、末位置的有关,与物体运动的无关。

二、重力势能1.重力势能Ep=,单位是,符号是。

2.重力势能的系统性:重力势能是与所组成的系统共有的。

三、重力势能的相对性1.重力势能具有性,即Ep与选取的有关。因此,在计算重力势能时,必需首先选取参考平面。

2.正负的含义:在参考平面上方,物体的重力势能是值;在参考平面下方,物体的重力势能是值。

四、弹性势能1.弹性势能:发生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。

2.势能:势能也叫位能,与相互作用的物体的有关。

课堂探究(一)重力做功[情境设问]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。丙(1)依据功的公式求出甲、乙两种状况下重力做的功。(2)求出丙中重力做的功。(3)依据(1)、(2)说明重力做功的特点?结论:物体运动时,重力对它做的功。

(二)重力势能[学生阅读]下面请同学们阅读教材P80,完成下面四个问题。1.定义:2.表达式:3.单位:4.重力势能的系统性:[情境分析]将手中的质量为m的粉笔头竖直上抛,上上升度为h。分析其上升和下落过程中重力做功与重力势能的变更。上升过程:重力做功,重力势能。

下降过程:重力做功,重力势能。

重力做的功与重力势能的关系:。

(三)重力势能的相对性如图,质量1kg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取10m/s2)参考平面小球在A点的重力势能小球在B点的重力势能小球下落过程重力做功小球下落过程重力势能的变更桌面地面[问题](1)选择不同的参考平面,同一位置的重力势能数值相不相同?说明白什么?(2)重力势能的正负有什么含义?(3)重力做功与参考平面选取有没有关系?(4)重力势能的变更与参考平面的选取有没有关系?(四)弹性势能[演示试验]弹簧放射小球演示试验:①相同的弹簧,形变量不同,比较小球的运动距离②不同的弹簧,形变量相同,比较小球的运动距离通过试验视察影响弹性势能的因素有什么?[例题展示]【例题1】关于重力势能,下列说法中正确的是()A.物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定B.物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大C.一个物体的重力势能从-5J变更到-3J,重力势能削减了D.重力势能的削减量等于重力对物体做的功【变式训练1】以下关于重力势能的说法中,正确的是 ()A.地面上的物体的重力势能肯定为零B.重力势能是物体和地球共有的,而不是物体单独具有的C.物体的重力势能就等于重力做功D.重力做负功时,物体的重力势能肯定削减【例题2】如图所示,质量为m的小球,用长为l的细绳悬挂起来。现在用一水平力F把小球向右拉,使细绳与竖直方向的夹角为θ,从拉起到偏转θ角的过程中,小球的重力势能增加了多少?【变式训练2】一物体以初速度v竖直向上抛出,做竖直上抛运动,则物体的重力势能Ep—路程s图像应是下列四个图中的()[课堂练习]1.如图所示,一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点,则下列说法中正确的是()A.沿AB面重力做功多B.沿两个面重力的功相同C.沿AB面重力势能削减多D.沿AC面重力势能削减多2.(多选)如图所示,一装置固定在水平地面上,AB是半径为R的光滑圆轨道,上端A离地面的高度为H。一个质量为m的小球从A点处由静止滑下,落到地面上C点。若以轨道下端B所在的水平面为参考平面,关于小球的重力势能,下列说法正确的是()A.在A点为mgR B.在B点为mgRC.在C点为mgH D.在C点的-mg3.(多选)一个100g的球从1.8m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25m的高度,则整个过程中(g取10m/s2) ()A.重力做了0.55J的正功B.重力做0.55J的负功C.球的重力势能肯定削减0.55JD.球的重力势能肯定增加0.55J4.如图所示,质量为M的物体放在水平地面上,物体上方安装一劲度系数为k的轻弹簧,在弹簧处于原长时,用手拉着其上端P点缓慢地向上移动,直到物体脱离地面对上移动一段距离,在这一过程中,P点的位移为H,则物体重力势能的增加量 ()A.等于MgH B.小于MgHC.大于MgH D.无法确定5.如图所示,将弹簧拉力器用力拉开的过程中,弹簧的弹力和弹性势能的变更状况是()A.弹力变大,弹性势能变小B.弹力变小,弹性势能变大C.弹力和弹性势能都变大D.弹力和弹性势能都变小核心素养专练1.一个实心铁球与一实心木球质量相等,将它们放在同一水平地面上,下列结论中正确的是(选地面为参考平面)()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.上述三种状况都有可能2.下列说法正确的是()A.重力做正功,重力势能增加B.重力做负功,重力势能增加C.物体走的路径越长,重力做功越多D.重力势能的变更量与零势能点选取有关3.用绳子吊起质量为m的物体,使它以加速度a匀加速上升h,在此过程中,物体增加的重力势能为()A.mgh B.mgh+mah C.m(g-a)h D.mah4.如图所示,有一段长1.8m,质量为2.4kg的链条,放在高1.0m的水平桌面上,有吊在桌面边缘,以地面为参考平面,计算链条的重力势能。(g取10m/s2)参考答案自主预习一、1.正负2.高度差路径二、1.mgh焦耳J2.物体地球三、1.相对参考平面2.正负四、1.弹性形变2.位置课堂探究(一)(1)WG=mgh=mgh1-mgh2(2)WG=mgh=mgh1-mgh2(3)路径不同,但重力做功都是一样的结论: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)1.定义:物体由于被举高而具有的能,叫做重力势能。2.表达式:Ep=mgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。3.单位:1J=1kg·m/s2·m=1N·m4.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存在的。[情景分析]负增加正减小重力势能的变更只与重力做功有关,重力做多少正功,重力势能就削减多少,重力做多少负功,重力势能就增加多少。(三)12J-8J20J削减20J20J0J20J削减20J[问题](1)重力势能的取值与参考平面的选取有关。(2)重力势能是标量,“+”“-”只代表大小,不代表方向(3)WG与参考平面选取无关(4)ΔEp与参考平面选取无关(四)劲度系数形变量例题展示【例题1】例题解答:A、重力势能具有相对性,某个物体处于某个位置,相对不同的参考平面具有不同的重力势能,故A错误;B、重力势能Ep=mgh,h为相对于零势能面的高度差;若物体在零势能面以下,势能为负值,物体与零势能面间距离越大,势能越小,故B错误;C、重力势能可以为负,一个物体的重力势能从-5J变更到-3J,说明物体克服重力做功重力势能变大,故C错误;D、只要重力做功,高度肯定变更,故重