學(xué)年高中物理第章機(jī)械能守恒定律專題.重力勢(shì)能情景分組訓(xùn)練新人教版必修.doc

1、p專題 7.4 重力勢(shì)能【本節(jié)知識(shí)清單】 一、重力做的功1.物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的和的位置有關(guān)，而跟物體的無 關(guān)。2.重力做的功 w= ,與高度零點(diǎn)的規(guī)定無關(guān)。 二、重力勢(shì)能1.物體的重力勢(shì)能等于它所受與所處的乘積，表達(dá)式為 e 。2.重力勢(shì)能變的化取決于重力所做的功：w =g。當(dāng)物體從高處向低處運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能 ；當(dāng)物體從低處向高處運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做負(fù)功即物體克服重力做功時(shí)， 重力勢(shì)能 。三、重力勢(shì)能的相對(duì)性1. 物體的高度總是相對(duì)于某一水平面來說的，規(guī)定這個(gè)水平面的高度為 0.物體的重力勢(shì)能也總 是相對(duì)于某一水平面來說的，這個(gè)水平面叫做 ，物體在這個(gè)參考平面時(shí)的重力勢(shì)能

2、 等于 。2. 選擇不同的參考平面，物體的重力勢(shì)能數(shù)值 （填“相同”或“不同”），但物體在某 兩固定點(diǎn)間重力勢(shì)能的差值與參考平面的選取 （填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。通常在不說 明的情況下默認(rèn)為地面為參考平面。3. 重力勢(shì)能是個(gè)標(biāo)量，但有正負(fù)，參考平面上方的物體重力勢(shì)能為 ，下方物體的重力勢(shì)能 為 。其正負(fù)表示大小，負(fù)號(hào)表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢(shì)能比在參考平面上具有的 重力勢(shì)能少，比較重力勢(shì)能大小時(shí)負(fù)值小于正值。四、勢(shì)能是系統(tǒng)共有的重力勢(shì)能不是地球上物體單獨(dú)具有的，重力勢(shì)能是與物體組成的系統(tǒng)所共有的?！敬鸢浮恳?、1.起點(diǎn)；終點(diǎn)；運(yùn)動(dòng)路徑2.mgdh二、1.重力；高度；mgh 2.mgh1-mg

3、h2 ；減少；增加三、1.參考平面；0 2. 不同；無關(guān)3.正；負(fù)四、地球【問題與練習(xí)變式】1.（問題與練習(xí) 1 變式）兩個(gè)質(zhì)量相同的小鐵塊 a 和 b，分別從兩個(gè)高度相同的光滑斜面和圓 弧斜坡的頂點(diǎn)滑向底部，如圖所示，如果它們的初速都為零，下列說法中正確的是( )gp g2 2ppab 鐵塊路程長些，下滑過程中重力所做的功多 ba 和 b 鐵塊下滑過程中重力所做的功相等cb 鐵塊路程長些，下滑過程中減少的重力勢(shì)能多些 da 和 b 鐵塊下滑過程中減少的重力勢(shì)能相等 【答案】bd2.（問題與練習(xí) 2 變式）一個(gè) 100 g 的球從 1.8 m 的高處落到一個(gè)水平板上又彈回到 1.25 m 的高

4、度，則整個(gè)過程中重力對(duì)球所做的功及球的重力勢(shì)能的變化是(g10 m/s 2)( ) a重力做功為 1.8 jb 重力做了 0.55 j 的負(fù)功c 物體的重力勢(shì)能一定減少 0.55 jd 物體的重力勢(shì)能一定增加 1.25 j【答案】 c【解析】整個(gè)過程中球的高度降低了 h=0.55m, 則重力做正功 w mgh0.1100.55 j 0.55 j，重力勢(shì)能 e w 0.55j0，即重力勢(shì)能減少 0.55 j，故 c 正確3.（問題與練習(xí) 3 變式）在離地面 80 m 高處無初速度地釋放一小球，小球質(zhì)量為 m200 g， 不計(jì)空氣阻力，g 取 10 m/s 2，取釋放點(diǎn)所在水平面為參考平面求：(1

5、) 在第 2 s 末小球的重力勢(shì)能(2) 在第 3 s 內(nèi)重力所做的功和重力勢(shì)能的變化【答案】(1)40 j (2)50 j小球的重力勢(shì)能減少了 50 j【解析】(1)以釋放點(diǎn)所在水平面為參考平面，在第 2 s 末小球所處的高度為1 1h gt2 1022m20 m重力勢(shì)能 e mgh20010310(20)j40 je 0，說明小球在參考平面的下方 (2)在第 3 s 末小球所處的高度為2 24421 1h gt2 1032第 3 s 內(nèi)重力做的功為 w mg(hh)20010m45 m310(2045) j50 j由重力做功與重力勢(shì)能改變的關(guān)系可知，小球的重力勢(shì)能減少了 50 j.g4.（

6、問題與練習(xí) 4 變式）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(duì)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(shì)能變 化了多少？3【答案】 mg mgh mgh【本節(jié)考點(diǎn)題組】【題組一】重力勢(shì)能與重力做功1.下列關(guān)于重力勢(shì)能的說法正確的是( )a 重力勢(shì)能是地球和物體共同具有的，而不是物體單獨(dú)具有的b 重力勢(shì)能的大小是相對(duì)的c 動(dòng)能等于零的物體，它的重力勢(shì)能一定不等于零d 在地面上的物體，它的重力勢(shì)能一定不等于零【答案】ab【解析】物體的重力勢(shì)能 ep mgh 與所在處的重力加速度有關(guān)，而地表附近的重力加速度ggmr取決于地球質(zhì)量與半徑，故

7、重力勢(shì)能是物體與地球所組成的系統(tǒng)共同具有的，a 正確；式中 h 是相對(duì)于參考平面的高度，與所選取的參考平面位置有關(guān)，故重力勢(shì)能也與參考平面的 選取有關(guān)，而參考平面的選取是任意的，不取地面為參考平面時(shí)，地面上物體的重力勢(shì)能才不 為零，故 b 正確 d 錯(cuò)誤。處于參考平面上的物體重力勢(shì)能一定為零，與物體的動(dòng)能是否為零p22p有2.410 8有365無關(guān)，c 錯(cuò)誤。 多余電能把水抽到高處蓄水池中，到用電高峰時(shí)，再利用蓄水池中的水發(fā)電， 如圖所示，蓄水池 (上游水庫)可視為長方體，有效總庫容量 (可用于發(fā)電)為 v，蓄水后水位高 出下游水面 h，發(fā)電過程中上游水庫水位最大落差為 d.統(tǒng)計(jì)資料表明，該電

8、站年抽水用電為2.410 8kwh，年發(fā)電量為 1.810 8kwh.則下列計(jì)算結(jié)果正確的是(水的密度為 ，重力加速度為 g，涉及重力勢(shì)能的計(jì)算均以下游水面為零勢(shì)能面a 能用于發(fā)電的水的最大重力勢(shì)能 e vghb 能用于發(fā)電的水的最大重力勢(shì)能c 電站的總效率達(dá) 75%d 該電站平均每天所發(fā)電能可供給一個(gè)大城市居民用電(電功率以 105kw 計(jì))約 10 h【答案】bcd【解析】以下游水面為零勢(shì)能面，則用于發(fā)電的水的重心位置離下游水面高為(h )，故其最大重力勢(shì)能de vg(h )，aw 1.810 8錯(cuò)誤 b 正確；電站的總效率 100% 100%w總w75% ，故 c 正確；設(shè)該電站平均每天

9、發(fā)電可供一個(gè)大城市居民用電 t 小時(shí)，則：pt .代入 數(shù)據(jù)得 t5 h ，故 d 錯(cuò)誤2.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(dòng)，以斜面頂點(diǎn)為重力勢(shì)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(shì)能各多大？8282 4p12 4p28p p1 p22p8p p p8gpa pa papapapa pa papa pa pa(2)此過程中重力做了多少功1 1 1【答案】(1) mgl(1sin ) ， mgl (2) mgl(3sin )【解析】(1)以斜面最高點(diǎn)的重力勢(shì)能為零

10、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(shì)能為m le g sin ，mg l右邊一半的重力勢(shì)能為 e ，左右兩部分總的重力勢(shì)能為1e e e mgl(1sin )，1最后鏈條從右側(cè)剛好全部滑出時(shí)，重力勢(shì)能為 e mgl.(2)此過程重力勢(shì)能減少了1e e e mgl(3sin )，故重力做的功為1w mgl(3sin )3.一根質(zhì)量為 m、長為 l 的均勻鏈條一半放在光滑的水平桌面上，另一半懸在桌邊，桌面足夠 高，如圖 a 所示。若將一個(gè)質(zhì)量為 m 小球分別拴在鏈條左端和右端，如圖 b、圖 c 所示。約束 鏈條的擋板光滑，三種情況均由靜止釋放，當(dāng)整根鏈條剛離開桌面時(shí)，關(guān)于它們的重力勢(shì)能的 變化，下列判斷中正確的是a d e = d e = d eb d e = d e d epac d e d e = d ed de de de 【答案】.ba ba ba ba ba ba ba ba ba ba b22.質(zhì)量相等的均質(zhì)柔軟細(xì)繩 a、b 平放于水平地面，繩 a 較長。分別捏住兩繩中點(diǎn)緩慢提起， 直到全部離開地面，兩繩中點(diǎn)被提升的高度分別為 h 、h ，上述過程中克服重力做功分別為 w 、w 。若（a）h h ，則一定有 w w （c）h h ，則可能有 w w 【答案】.b（b）h h ，則可