人教版物理必修二%E3%80%8074%E3%80%80重力勢能學(xué)案

1、4. 重力勢能一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道重力做功與路徑無關(guān)。2.理解重力勢能的意義及表達(dá)式，會用表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。3.理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系。4.知道重力勢能的相對性、系統(tǒng)性。二、重難點(diǎn)分析重點(diǎn)：理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系。知道重力做功與路徑無關(guān)。難點(diǎn)：理解重力勢能的意義及表達(dá)式，會用表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。三、學(xué)習(xí)過程（一）自主學(xué)習(xí)【重力做功】1.物體的高度發(fā)生變化時(shí)，重力要做功。物體被舉高時(shí)，重力做負(fù)功；物體下落時(shí)，重力做正功。2.特點(diǎn)：物體運(yùn)動時(shí)，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)?！局亓菽堋?.定義：物體由于被舉高而具有的能量。2.大?。旱扔谒?/p>

2、重力與所處高度的乘積。3.表達(dá)式：Epmgh。4.單位：焦耳，與功的單位相同。5.相對性：重力勢能總是相對選定的參考平面而言的（該平面常稱為零勢面）。6.系統(tǒng)性：重力勢能是地球與物體所組成的系統(tǒng)共有的?！局亓ψ龉εc重力勢能變化的關(guān)系】表達(dá)式：WGmgh1mgh2Ep。1.當(dāng)物體由高處運(yùn)動到低處時(shí)，重力做正功，重力勢能減小，即WG0，Ep1Ep2。重力勢能減少的數(shù)量等于重力所做的功。2.當(dāng)物體由低處運(yùn)動到高處時(shí)，重力做負(fù)功，或者說物體克服重力做功，重力勢能增加，即WG0，Ep1Ep2。重力勢能增加的數(shù)量等于物體克服重力所做的功。（二）學(xué)習(xí)探究重力做功的求解方法【常用重力做功的求解方法】1.公式法

3、。利用WGmgh求解，其中h為初、末位置的高度差。2.轉(zhuǎn)化法。對于無法利用做功公式來計(jì)算重力做功的問題，我們可以轉(zhuǎn)換一下思考的角度，因?yàn)橹亓ψ龉εc重力勢能的變化相對應(yīng)，所以通過求重力勢能的變化量來求重力做功是一種解題途徑。即利用公式WGEp1Ep2Ep，通過求重力勢能的變化Ep來求重力做的功WG。3.整體法、等效法。常用于求物體系統(tǒng)或液體的重力做功。對于大小和形狀不可忽略的物體，要由其重心的位置來確定它相對參考平面的高度?！緦忣}技巧】解答該類問題注意兩點(diǎn)：1.重力勢能Epmgh中的h是相對參考平面的高度。2.重力做功與重力勢能的關(guān)系WGEp。四、同步練習(xí)1.物體在運(yùn)動過程中，克服重力做功100

4、 J，則以下說法正確的是( )A.物體的高度一定降低了B.物體的高度一定升高了C.物體的重力勢能一定是100 JD.物體的重力勢能一定增加100 J解析：克服重力做功，即重力做負(fù)功，重力勢能增加，高度升高，克服重力做多少功，重力勢能就增加多少，但重力勢能是相對的，增加100 J的重力勢能，并不代表現(xiàn)在的重力勢能就是100 J。故正確答案為B、D。答案：BD2.起重機(jī)以的加速度將質(zhì)量為m的物體沿豎直方向勻減速地提升高度h，則起重機(jī)鋼索的拉力對物體做的功為多少？物體克服重力做的功為多少？物體的重力勢能變化了多少？解析：由題意可知物體的加速度為a，方向豎直向下，物體上升的高度為h，根據(jù)牛頓第二定律可

5、得mgFma，所以Fmgmamg，故拉力做的功為WFFhmgh。重力做的功為WGmgh，即物體克服重力做的功為mgh，物體的重力勢能增加了mgh。答案：mgmghmgh五、自我測評1.在離地30 m處的樓頂上無初速度釋放一小球，小球的質(zhì)量為m500 g，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2，取最高點(diǎn)所在水平面為參考平面。求：(1)在第2 s末小球的重力勢能；(2)前3 s內(nèi)重力所做的功，重力勢能的改變。解析：(1)在第2 s末小球所處的高度hgt21022 m20 m，重力勢能Epmgh0.510(20) J100 J，Ep0說明了物體在參考平面的下方。(2)在第3 s末小球所處的高度h1032

6、m45 m。所以在第3 s以前小球就已經(jīng)落地。所以前3 s內(nèi)重力做功Wmg(0h0)0.5100(030) J150 J。所以小球的重力勢能減少了150 J。答案：(1)100 J(2)150 J減少了150 J2.如圖所示，有一長為L的均勻金屬鏈條，一半長度在光滑斜面上，斜面傾角為，另一半長度沿豎直方向下垂在空中，當(dāng)鏈條從靜止開始釋放后鏈條滑動，以斜面頂點(diǎn)為重力勢能零點(diǎn)，求：(1)開始時(shí)和鏈條剛好從右側(cè)面全部滑出斜面時(shí)重力勢能各多大？(2)此過程中重力做了多少功。解析：(1)以斜面最高點(diǎn)的重力勢能為零點(diǎn)，設(shè)長為L的鏈條質(zhì)量為m。開始時(shí)，左邊一半鏈條重力勢能為Ep1gsin ，右邊一半的重力勢能為Ep2，左右兩部分總的重力勢能為EpEp1Ep2mgL(1sin )，最后鏈條從右側(cè)剛好全部滑出時(shí)，重力勢能為EpmgL。(2)此過程重力勢能減少了EpEpEpmgL(3sin )，故重力做的功為WGmgL(3sin )。答案：(1)mgL(1sin )，mgL(2)mgL(3sin )六、小結(jié)【重力勢能】1.定義：物體由于被舉高而具有的能量。2.大?。旱扔?/p>