8-2重力勢能(人教2019必修第二冊-)(原卷版)

第八章機械能守恒定律第2課重力勢能目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)1.知道重力做功的特點.2.理解重力勢能及重力做功與重力勢能變化的關(guān)系.3.知道重力勢能具有相對性，知道重力勢能是物體和地球組成的“系統(tǒng)”所共有的.4.理解彈性勢能，知道影響彈性勢能大小的相關(guān)因素．1、物理觀念：重力做功的特點，重力勢能、彈性勢能的概念。2、科學(xué)思維：極限思想推導(dǎo)重力做功與路徑無關(guān)只與初末位置有關(guān)。3、科學(xué)探究：重力勢能的相對性和重力勢能變化的絕對性。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能用重力勢能和彈性勢能的觀點處理生活、生產(chǎn)中的實際問題。知識精講知識精講知識點01重力做的功1．重力所做的功WG＝，Δh指初位置與末位置的高度差．2．重力做功的特點：物體運動時，重力對它做的功只跟它的有關(guān)，而跟物體無關(guān)．【即學(xué)即練1】如圖所示，一物體從A點出發(fā)，分別沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上拋出，運動后到達同一水平面上的B、C、D三點。關(guān)于重力的做功情況，下列說法正確的是（）A．沿AB面滑下時，重力做功最多B．沿AC面滑下時，重力做功最多C．沿AD拋物線運動時，重力做功最多D．三種情況下運動時，重力做的功相等知識點02重力勢能1．定義：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能．2．大?。何矬w的重力勢能等于它所受與所處的乘積，表達式為Ep＝mgh.3．單位：．4．重力做功和重力勢能變化的關(guān)系：重力做正功，重力勢能，重力做負(fù)功，重力勢能．關(guān)系式：WG＝.【即學(xué)即練2】如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的小球，從空中A點下落到地面上的B點，A點到桌面的高度為1.2m，桌面高為0.8m，以桌面為零勢能面，。則小球在B點的重力勢能為（）A．－4J B．－10J C．4J D．10J知識點03重力勢能的相對性1．重力勢能的相對性在參考平面上物體的重力勢能為.選擇不同的參考平面，物體重力勢能的數(shù)值是的，但重力勢能的差值．(后兩空選填“相同”或“不同”)2．標(biāo)矢性：重力勢能為量，其正負(fù)表示重力勢能的大?。矬w在參考平面上方時，重力勢能為值；在參考平面下方時，重力勢能為值．【即學(xué)即練3】關(guān)于重力勢能，下列說法中正確的是()A．放在地面上的物體重力勢能一定為零B．物體與參考平面的距離越大，它的重力勢能也越大C．重力勢能的變化量與參考平面的選取無關(guān)D．一個物體的重力勢能從－10J變化到4J，重力勢能減少了知識點04彈性勢能1．定義：發(fā)生形變的物體的各部分之間，由于有的相互作用而具有的勢能，叫彈性勢能．2．影響彈性勢能的因素(1)彈性勢能跟形變大小有關(guān)：同一彈簧，在彈性限度內(nèi)，形變越大，彈簧的彈性勢能就．(2)彈簧的彈性勢能跟彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)：在彈性限度內(nèi)，不同的彈簧發(fā)生同樣大小的形變，勁度系數(shù)，彈性勢能越大．【即學(xué)即練4】如圖所示，輕彈簧的一端固定在墻上，小孩對彈簧的另一端施加一個向右的作用力讓彈簧伸長，則在彈簧伸長的過程中，彈簧的彈性勢能（）A．增加 B．減小C．先增加后減小 D．先減小后增加能力拓展能力拓展考法01重力做的功1．重力做功只與重力和物體高度變化有關(guān)，與運動路徑無關(guān)． 2．物體下降時重力做正功，WG＝mgh；物體上升時重力做負(fù)功，WG＝－mgh.3．重力做功的特點可推廣到任一恒力做功，即恒力做功的特點是：與具體路徑無關(guān)，即恒力做的功等于力與在力的方向上的位移大小的乘積，跟初、末位置有關(guān)．【典例1】福建土樓兼具居住和防御的功能，承啟樓是圓形土樓的典型代表，如圖（a）所示。承啟樓外樓共四層，各樓層高度如圖（b）所示。同一樓層內(nèi)部通過直徑約的圓形廊道連接。若將質(zhì)量為的防御物資先從二樓倉庫搬到四樓樓梯口M處，再用沿廊道運送到N處，如圖（c）所示。重力加速度大小取，則（）A．該物資從二樓地面被運送到四樓M處的過程中，克服重力所做的功為B．該物資從M處被運送到N處的過程中，克服重力所做的功為C．從M處沿圓形廊道運動到N處，位移大小為D．從M處沿圓形廊道運動到N處，平均速率為考法02重力勢能1．重力勢能與重力勢能的變化量(1)重力勢能Ep＝mgh具有相對性，與參考平面的選取有關(guān)，其中h是相對參考平面的高度．當(dāng)物體在參考平面下方h處時，重力勢能Ep＝－mgh.(2)重力勢能是標(biāo)量，但有正負(fù)，正負(fù)表示重力勢能的大?。?3)重力勢能的變化ΔEp與參考平面的選取無關(guān)，它的變化是絕對的．2．重力做功與重力勢能變化的關(guān)系WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp(1)當(dāng)物體由高處運動到低處時，重力做正功，重力勢能減少，重力勢能的減少量等于重力所做的功．(2)當(dāng)物體由低處運動到高處時，重力做負(fù)功(物體克服重力做功)，重力勢能增加，重力勢能的增加量等于物體克服重力所做的功．【典例2】一個質(zhì)量為100g的球從1.8m的高處落到一個水平板上又彈回到1.25m的高度。取g=10m/s2，則整個過程中（）A．重力做功為1.8JB．重力做功為-0.55JC．物體的重力勢能一定減少了0.55JD．物體的重力勢能一定增加了1.25J考法03彈性勢能1．對彈性勢能的理解(1)系統(tǒng)性：彈性勢能是發(fā)生彈性形變的物體上所有質(zhì)點因相對位置改變而具有的能量，因此彈性勢能具有系統(tǒng)性．(2)(彈簧)彈性勢能的影響因素：①彈簧的形變量x；②彈簧的勁度系數(shù)k.(3)相對性：彈性勢能的大小與選定的彈性勢能為零的位置有關(guān)，對于彈簧，一般規(guī)定彈簧處于原長時的彈性勢能為零．2．彈性勢能與彈力做功的關(guān)系：彈性勢能的變化只與彈力做功有關(guān)，彈力做負(fù)功，彈性勢能增大，反之則減?。?．彈性勢能表達式的推導(dǎo)根據(jù)胡克定律F＝kx，作出彈力F與彈簧形變量x關(guān)系的F－x圖線，如圖所示，根據(jù)W＝Fx知，圖線與橫軸所圍的面積表示F所做的功，即W＝eq\f(kx·x,2)＝eq\f(1,2)kx2，所以Ep＝eq\f(1,2)kx2.【典例3】有一個勁度系數(shù)為k的輕彈簧，它的彈力大小與其伸長量成正比。彈簧一端固定在墻壁上，在另一端沿彈簧的軸線施一水平力將彈簧緩慢拉長，彈簧的伸長量由x1增大到x2的過程中，拉力的大小變化情況如圖所示，則拉力做的功為（）A．k B．kC． D．分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．跳臺滑雪是一種勇敢者的運動，運動員穿專用滑雪板從跳臺飛出，在空中飛行一段距離后著陸。某運動員從跳臺A處沿水平方向飛出在斜坡B處著陸，如圖所示。不計空氣阻力。運動員從A至B的過程中（）A．重力做正功 B．重力做負(fù)功C．重力不做功 D．重力先做正功后做負(fù)功2.“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”是唐代詩人李白描寫廬山瀑布的佳句。瀑布中的水從高處落下的過程中（）A．重力勢能增加B．重力勢能不變C．重力對水做的功等于水重力勢能的改變量D．重力對水做的功小于水重力勢能的改變量3．如圖所示，一質(zhì)量為0.2kg的蘋果，從樹上高1.8m的某處先落到地面，又滾入深2.2m的溝底處停下。該蘋果落地前瞬間，重力的瞬時功率和全過程中減少的重力勢能為（取重力加速度g=10m/s2）（）A．12W和8J B．6W和8JC．1.2W和3.6J D．0.6W和3.6J4.如圖所示，質(zhì)量為m的小球A沿高度為h、傾角為θ的光滑斜面由靜止滑下，另一質(zhì)量與A相同的小球B自相同高度同時由靜止落下。下列說法正確的是（）A．從靜止到最終到達地面，重力對兩球做的功相等B．落地前的瞬間A球的速度與B球的速度相同C．兩球重力的平均功率相等D．兩球落地時重力的瞬時功率相等5．2021年10月15日，湖南省第四屆中學(xué)生運動會在婁底舉行。在男子撐桿跳高比賽中，雅禮中學(xué)17歲帥小伙標(biāo)哥同學(xué)取得了優(yōu)異的成績。假設(shè)如圖所示為運動員取得優(yōu)異成績的驚人一跳，忽略空氣阻力，下列說法正確的是（）A．加速助跑過程中，運動員的動能增加B．起跳上升過程中，桿的彈性勢能一直增加C．越過橫桿的過程中，運動員的重心一定在橫桿上方D．越過橫桿后下落過程，運動員一定做自由落體運動6.關(guān)于彈性勢能，下列說法中正確的是（）A．物體只要發(fā)生彈性形變就具有彈性勢能B．被拉長的彈簧具有彈性勢能，壓縮時沒有彈性勢能C．彈簧不發(fā)生形變也具有彈性勢能D．長度長的彈簧比短的彈簧彈性勢能大題組B能力提升練7.（多選）在光滑固定斜面頂端，同時無初速度釋放完全相同的兩個小球A和B，A沿斜面下滑，B自由下落。在各自到達斜面低端的過程中（）A．重力做功相等 B．重力做功的平均功率相等C．合力做功相等 D．重力勢能的變化量相等8.（多選）在水平地面上放一個豎直輕彈簧，彈簧上端與一個質(zhì)量為m的木塊相連，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)給木塊一個豎直向下的力F，使木塊緩慢向下移動h，力F做功，此后木塊靜止，如圖所示。則（）A．在木塊下移h的過程中重力勢能的減少量mghB．在木塊下移h的過程中彈性勢能的增加量C．在木塊下移h的過程中彈簧彈力做功D．在木塊下移h的過程中彈性勢能的增加量9．（多選）如圖甲所示，輕質(zhì)彈簧放置在光滑的水平面上，左端系在墻上，與彈簧右端連接的質(zhì)量為m的物塊，在水平向右的拉力F的作用下，由靜止開始向右運動，物塊剛開始運動時，彈簧處于原長，彈簧對物塊拉力的大小與物塊向右運動的位移大小x的關(guān)系圖像如圖乙所示，在彈簧的彈性限度內(nèi)，下列說法中正確的是（）A．彈簧的總長等于物塊向右運動的位移x的大小B．關(guān)系圖像的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)C．若水平向右的拉力F為恒力，則物塊的加速度越來越大D．物塊向右運動的位移大小由變?yōu)榈倪^程中，物塊克服彈簧的拉力做的功為10.無人機從地面起飛豎直向上運動，螺旋槳產(chǎn)生的升力F隨時間變化的規(guī)律如圖甲所示，重力的功率大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，不計空氣阻力，重力加速度取。下列判斷正確的是（）A．無人機的質(zhì)量為1kg B．0~2s內(nèi)升力的大小為22NC．0~2s內(nèi)升力做的功為40J D．0~10s內(nèi)無人機的重力勢能增加了240J題組C培優(yōu)拔尖練11．（多選）如圖甲所示，在距離地面高度為h=0.80m的平臺上有一輕質(zhì)彈簧，其左端固定于豎直擋板上，右端與質(zhì)量m=0.50kg、可看作質(zhì)點的物塊相接觸（不粘連），OA段粗糙且長度等于彈簧原長，其余位置均無阻力作用．物塊開始靜止于A點，與OA段的動摩擦因數(shù)μ=0.50．現(xiàn)對物塊施加一個水平向左的外力F，大小隨位移x變化關(guān)系如圖乙所示．物塊向左運動x=0.40m到達B點，到達B點時速度為零，隨即撤去外力F，物塊在彈簧彈力作用下向右運動，從M點離開平臺，落到地面上N點，取g=10m/s2,則（）A．彈簧被壓縮過程中外力F做的功為6.0JB．彈簧被壓縮過程中具有的最大彈性勢能為6.0JC．整個運動過程中克服摩擦力做功為