2020-2021学年高中物理-第七章-机械能守恒定律-4-重力势能2教案-新人教版必修2

2020-2021学年高中物理第七章机械能守恒定律4重力势能（2）教案新人教版必修22020-2021学年高中物理第七章机械能守恒定律4重力势能（2）教案新人教版必修2PAGE1-2020-2021学年高中物理第七章机械能守恒定律4重力势能（2）教案新人教版必修22020-2021学年高中物理第七章机械能守恒定律4重力势能（2）教案新人教版必修2年级：姓名：7.4重力势能【学习目标】1.知道重力做功与路径无关的特点，理解重力势能概念。2.知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球系统共有的。【先学检查】1．物体高度变化时，重力要对物体做功，当物体向下运动时，重力对物体做________功，当物体向上运动时，重力对物体做______功，重力对物体做的功只跟它的__________________有关，而跟物体运动的路径________，功的大小等于重力与始末位置的____________的乘积．2．物体的重力势能等于它所受重力与____________的乘积，表达式为Ep＝________.在国际单位制中单位为________，符号为______．3．重力做功与重力势能变化的关系式为________________，当物体由高处运动到低处时，重力做______功，重力势能________，即WG>0，Ep1>Ep2.重力势能减少的数量等于重力做的功．当物体由低处运动到高处时，重力做______功，或者说____________________，重力势能________，即WG<0，Ep1<Ep2.重力势能增加的数量等于___________．4．重力势能的相对性(1)参考平面：物体的重力势能总是相对于某一__________来说的，这个____________叫做参考平面．在参考平面上，物体的重力势能取作______．(2)参考平面的选取：选择哪一个水平面作参考平面，要根据具体情况而定，一般以解决问题方便为原则．①选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是________的，但物体在固定的两个位置的重力势能的差值与选择的参考平面________．②对选定的参考平面，上方物体的重力势能是______值，下方物体的重力势能是______值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能______．5．沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不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，物体增加的重力势能也相同6．关于重力势能的说法中正确的是()A．质量大的物体其重力势能大B．位置高的物体其重力势能大C．水平地面上的物体重力势能都相等D．水平地面上方物体的重力势能有可能比水平地面下方物体的重力势能小7．关于重力做功和物体重力势能的变化，下面说法中正确的是()A．当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少B．当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加C．重力做功的多少与参考平面的选取无关D．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功【问题探究】知识点一重力做功的特点1．如图所示，A点距地面高为h，B点在地面上，一物体沿两条不同的路径ACB和ADB由A点运动到B点，则()A．沿路径ACB重力做的功多一些B．沿路径ADB重力做的功多一些C．沿路径ACB和路径ADB重力做的功一样多D．无法判断沿哪条路径重力做的功多一些2.如图所示，质量为m的小球从高度为h的斜面上的A点滚下，经水平面BC后再滚上另一斜面，当它到达eq\f(h,3)处的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为()A.eq\f(mgh,3) B.eq\f(2mgh,3) C．mgh D．0知识点二重力势能3．关于重力势能，下列说法正确的是()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变到－3J，重力势能变小了D．重力势能的减少量等于重力对物体做的功4．楼上某房间地板高出楼外地面4m，窗台比地板高1m．一个质量为别放在窗台上A处、地板上B处和楼外地面上C处．(g取9.8m/s2(1)以楼外地面为参考平面(零势能面)，重物在A、B、C三处的重力势能分别为EpA＝________，EpB＝________.EpC＝________.(2)以该房间地板为参考平面，重物在A、B、C三处的重力势能分别为EpA＝________，EpB＝________，EpC＝________.(3)重物在A、B两处的重力势能之差EpA－EpB＝______，A、C两处的重力势能之差EpA－EpC＝________.(4)物体在某处的重力势能的量值，跟参考平面的选取____关．一、重力做功与重力势能的关系5．关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是()A．物体克服重力所做的功等于重力势能的增加量B．在同一高度，将物体以初速度v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体所减少的重力势能一定相等C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力所做的功等于物体克服重力所做的功与物体所增加的重力势能之和6．质量为m的小球从离桌面高度为H处由静止下落，桌面离地高度为h，如图3所示．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小球重力势能的变化分别为()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)7.如图所示，在水平地面上平铺着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)mghB.eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mghD.eq\f(1,2)n(n＋1)mgh二、重力势能变化量的求解方法8．如图所示，两个底面积都是S的圆筒，用一根带有阀门的细管相连通，放在水平地面上．两桶内盛有密度为ρ的水，阀门关闭时两桶液面的高度分别为h1和h2，现将连接两桶的管道阀门打开，让左侧桶中的水缓慢流入右侧桶内，最后两桶液面的高度相同，求在此过程中水的重力势能的变化量？【检测反馈】1．关于重力势能，下列说法中正确的是()A．重力势能的大小只由物体本身决定B．重力势能恒大于零C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零D．重力势能是物体和地球所共有的2．下列关于物体的重力势能的说法中正确的是()A．物体的重力势能值随选择的参考平面的不同而不同B．物体的重力势能实际上是物体和地球组成的系统所共有的C．重力对物体做正功，则物体的重力势能增加D．物体位于所选的参考平面以下时，物体的重力势能为负值3．关于对重力势能的理解，下列说法正确的是()A．重力势能是一个定值B．当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少C．放在地面上的质量相同的物体，它们的重力势能一定相等D．重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的4．物体在运动过程中克服重力做功50J，则()A．重力做功50JB．物体的重力势能一定增加50JC．物体的动能一定减少了50JD．重力对物体做功－50J5．一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6．关于重力做功与重力势能改变的下列说法中正确的是()A．物体在运动中只受地球的吸引力作用时，则重力势能一定改变B．只要重力对物体做功，物体的重力势能一定改变C．物体在重力与弹力作用下匀速运动时，则物体的重力势能一定不变D．物体从A点沿不同轨迹运动到位置较低的B点，则重力做功相同，重力势能变化相同7．一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升h.关于此过程，下列说法中不正确的是()A．提升过程中手对物体做功m(a＋g)hB．提升过程中合外力对物体做功mahC．提升过程中物体的重力势能增加m(a＋g)hD．提升过程中物体克服重力做功mgh8．在高处的某一点将两个质量相同的小球以相同速率v0分别竖直上抛和竖直下抛，下列结论正确的是(不计空气阻力)()A．从抛出到刚着地，重力对两球所做的功相等B．从抛出到刚着地，重力对两球做的功都是正功C．从抛出到刚着地，重力对两球所做功的平均功率相等D．两球刚着地时，重力的瞬时功率相等9.如图所示，质量为m的小球，用一长为l的细线悬吊于O点，将悬线拉直成水平状态，并给小球一个向下的速度，让小球向下运动．O点正下方D处有一小钉，小球运动到B点后，以D为圆心做圆周运动经过C点，若已知OD＝eq\f(2,3)l，则小球由A点运动到C的过程中，重力势能减少了____，重力做功为________．10．质量为3kg的物体放在高4m的平台上，g取10m/(1)物体相对于平台表面的重力势能是多少？(2)物体相对于地面的重力势能是多少？(3)物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？重力做的功是多少？11．质量是100g的球从1.8m的高处落到水平板上，弹回到程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？第4节重力势能【先学检查】1．正负起点和终点的位置无关高度差2．所处高度mgh焦耳J3．WG＝Ep1－Ep2正减少负物体克服重力做功增加物体克服重力做的功4．(1)水平面水平面零(2)①不同无关②正负小5．D6．D7．ABC【问题探究】1．C2.B3.D4．(1)490J392J0(2)98J0－392J(3)98J490J(4)有5．AB6．D7．B方法总结把n块砖当作一个整体，分析初、末态的势能，是解决该题的关键．也可以分析出第一块砖的初、末态的势能，求出每一块砖末态的势能，进而求出所有砖势能的变化量．显然整体的研究更为方便．8.eq\f(ρgSh1－h22,4)解析以部分水为研究对象，如图所示，打开阀门，当两桶水液面相平时，相当于将图中左侧桶中阴影部分的水移至图中右侧桶中的上方，这部分水的质量为：Δm＝eq\f(ρSh1－h2,2)，重心下降Δh＝eq\f(h1－h2,2)，故重力势能减少了eq\f(ρgSh1－h22,4).方法总结解答流体重力势能的变化及重力做功问题，用“填补法”比较简捷，解法技巧是以部分液体为研究对象，把这部分液体填补到相应的位置，这一部分液体的重力势能变化相当于整体重力势能的变化，其实质就是等效法．【检测反馈】1．D[根据Ep＝mgh知，重力势能由物体所受的重力和它所处的高度共同决定，故A错．重力势能是物体和地球组成的系统所共有的，故D正确．重力势能是相对量，只有相对于一个参考平面，重力势能才有确定值，在地面上的物体，重力势能不一定为零，故C错．重力势能有正负，故B错．]2．ABD3.BD4.BD5．C[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．]6．BD7．C[对物体：F－mg＝ma所以手对物体做功W1＝Fh＝m(g＋a)h，故A正确；合外力的功W合＝F合h＝mah，B正确；物体上升h，克服重力做功mgh，重力势能增加mgh，C错，D对．]8．ABD[重力做功只与物体所受到的重力的大小以及物体所处的初、末位置有关，而重力的功率计算公式为P＝mgv，它与重力的大小以及物体沿重力方向的速度有关，与其他因素无关．]9.eq\f(1,3)mgleq\f(1,3)mgl解析小球从A点运动到C点，高度差为h＝eq\f(1,3)l，所以重力做功WG＝eq\f(1,3)mgl；由重力做功和重力势能变化的关系，知WG＝－ΔEp，所以小球的重力势能减少了eq\f(1,3)mgl.10．(1)0(2)120J(3)－120J120J解析解法一：(1)相对于平台表面h＝0，Ep＝mgh＝0(2)相对于地面，物体重力势能为Ep＝mgh＝3×10×4J＝120J(3)物体从平台表面下落到地面上，以平台为参考面，有Ep1＝0.Ep2＝mgh＝3×10×(－4)J＝－120JΔEp＝Ep2－Ep1＝－120J重力势能减少了120J，重力做的功为WG＝mgh＝1