第1部分 第七章 第4節(jié) 重力勢(shì)能

1、應(yīng)用創(chuàng)新演練應(yīng)用創(chuàng)新演練 理解教材新知理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向把握熱點(diǎn)考向 考向一考向一 考向二考向二 隨堂基礎(chǔ)鞏固隨堂基礎(chǔ)鞏固 第第 七七 章章 機(jī)機(jī) 械械 能能 守守 恒恒 定定 律律 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 第第 4 4 節(jié)節(jié) 重重 力力 勢(shì)勢(shì) 能能 返回 返回 返回 1.物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)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(dòng)的路起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路 徑無(wú)關(guān)。徑無(wú)關(guān)。 2重力勢(shì)能的表達(dá)式為重力勢(shì)能的表達(dá)式為Epmgh，重力勢(shì)能是，重力勢(shì)能是 標(biāo)量，但重力勢(shì)能有正負(fù)，重力勢(shì)能為負(fù)值時(shí)

2、，說(shuō)明物體在標(biāo)量，但重力勢(shì)能有正負(fù)，重力勢(shì)能為負(fù)值時(shí)，說(shuō)明物體在 零勢(shì)能面下方。零勢(shì)能面下方。 3重力勢(shì)能具有相對(duì)性和系統(tǒng)性，但重力勢(shì)能的變化量重力勢(shì)能具有相對(duì)性和系統(tǒng)性，但重力勢(shì)能的變化量 具有絕對(duì)性，重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系為具有絕對(duì)性，重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系為WGEp1Ep2。 返回 返回 1重力做功的特點(diǎn)重力做功的特點(diǎn) (1)只跟物體運(yùn)動(dòng)的只跟物體運(yùn)動(dòng)的 和和 的位置有關(guān)，而跟物體的位置有關(guān)，而跟物體 運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的 無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 (2)物體下降時(shí)重力做物體下降時(shí)重力做 ，物體被舉高時(shí)重力做，物體被舉高時(shí)重力做 。 2重力做功的表達(dá)式重力做功的表達(dá)式 WG ，其中，其中h1、h2分別表

3、示物體起點(diǎn)和終分別表示物體起點(diǎn)和終 點(diǎn)的高度。點(diǎn)的高度。 起點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)終點(diǎn) 路徑路徑 正功正功負(fù)功負(fù)功 mgh1mgh2 返回 重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 圖圖741 返回 沿路徑，我們可以把整個(gè)路徑分成許多很短的間隔，沿路徑，我們可以把整個(gè)路徑分成許多很短的間隔， 每小段曲線的長(zhǎng)度都很小，它近似可以看成是一段傾斜的直每小段曲線的長(zhǎng)度都很小，它近似可以看成是一段傾斜的直 線，設(shè)每小段的高度差為線，設(shè)每小段的高度差為h1、h2、h3、整個(gè)路徑重力整個(gè)路徑重力 所做的功等于每小段上重力所做功的代數(shù)和所做的功等于每小段上重力所做功的代數(shù)和W總 總 mgh1 mgh2mgh。 返回 2重力做功特點(diǎn)重力做功特點(diǎn)

4、重力做功的特點(diǎn)可以推廣到任一恒力做功，即恒力做重力做功的特點(diǎn)可以推廣到任一恒力做功，即恒力做 功特點(diǎn)為：與具體路徑無(wú)關(guān)，只與初末兩個(gè)位置有關(guān)，恒功特點(diǎn)為：與具體路徑無(wú)關(guān)，只與初末兩個(gè)位置有關(guān)，恒 力做的功等于力與沿著力方向的位移的乘積。力做的功等于力與沿著力方向的位移的乘積。 返回 1沿著高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面將同沿著高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面將同 一物體分別從底端拉到頂端，下列說(shuō)法正確的是一物體分別從底端拉到頂端，下列說(shuō)法正確的是 () A沿坡度小的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多沿坡度小的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多 B沿坡度大、粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)的物體克服重

5、力做沿坡度大、粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)的物體克服重力做 功多功多 C沿坡度小、粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)的物體克服重力做沿坡度小、粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)的物體克服重力做 功多功多 D不管沿怎樣的斜面運(yùn)動(dòng)，物體克服重力做功相同不管沿怎樣的斜面運(yùn)動(dòng)，物體克服重力做功相同 返回 解析：解析：重力做功只與物體初、末位置的高度差有關(guān)，與其重力做功只與物體初、末位置的高度差有關(guān)，與其 運(yùn)動(dòng)路徑、運(yùn)動(dòng)方式均無(wú)關(guān)，故運(yùn)動(dòng)路徑、運(yùn)動(dòng)方式均無(wú)關(guān)，故D正確。正確。 答案：答案：D 返回 自學(xué)教材自學(xué)教材 1重力勢(shì)能重力勢(shì)能 (1)特點(diǎn)：與物體相對(duì)地球的特點(diǎn)：與物體相對(duì)地球的 有關(guān)。有關(guān)。 (2)大?。旱扔谖矬w所受重力與所處大小

6、：等于物體所受重力與所處 的乘積，表達(dá)的乘積，表達(dá) 式為式為Ep 。 (3)單位：?jiǎn)挝唬?，與功的單位相同。，與功的單位相同。 (4)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系：重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系：WG 。 位置位置(或高度或高度) 高度高度 mgh 焦耳焦耳 Ep1Ep2 返回 (5)當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做 ，重力，重力 勢(shì)能勢(shì)能 ，即，即WG0，Ep1Ep2。 (6)當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做 ，重力，重力 勢(shì)能勢(shì)能 ，即，即WG0，Ep1Ep2。重力做負(fù)功也叫做。重力做負(fù)功也叫做 。 正功正功 減小減小 增加增加

7、 負(fù)功負(fù)功 物體物體 克服重力做功克服重力做功 返回 2重力勢(shì)能的特性重力勢(shì)能的特性 (1)相對(duì)性：重力勢(shì)能總是相對(duì)選定的相對(duì)性：重力勢(shì)能總是相對(duì)選定的 而而 言的。言的。(該平面常稱(chēng)為零勢(shì)能面該平面常稱(chēng)為零勢(shì)能面) (2)標(biāo)矢性：重力勢(shì)能為標(biāo)矢性：重力勢(shì)能為 ，其正負(fù)表示重力勢(shì)能，其正負(fù)表示重力勢(shì)能 大小。物體在參考平面上方時(shí)，重力勢(shì)能為大小。物體在參考平面上方時(shí)，重力勢(shì)能為 值，在參值，在參 考平面下方時(shí)，重力勢(shì)能為考平面下方時(shí)，重力勢(shì)能為 值。值。 (3)系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是 與與 所組成的系統(tǒng)所組成的系統(tǒng) 共有的。共有的。 參考平面參考平面 標(biāo)量標(biāo)量 正正 負(fù)負(fù) 地球地

8、球物體物體 返回 1對(duì)重力勢(shì)能的理解對(duì)重力勢(shì)能的理解 (1)因?yàn)橐驗(yàn)镋pmgh，高度，高度h的相對(duì)性的相對(duì)性 決定了重力勢(shì)能具有相對(duì)性，例如計(jì)算決定了重力勢(shì)能具有相對(duì)性，例如計(jì)算 放在桌子上的物體具有多大的重力勢(shì)能放在桌子上的物體具有多大的重力勢(shì)能 時(shí)，可能有不同的結(jié)果。如圖時(shí)，可能有不同的結(jié)果。如圖742 所示，若選擇桌面為參考面，物體的重力勢(shì)能為零；選擇所示，若選擇桌面為參考面，物體的重力勢(shì)能為零；選擇 地面為參考面，物體的重力勢(shì)能為正值；選擇桌面上方的地面為參考面，物體的重力勢(shì)能為正值；選擇桌面上方的 某一高度為參考面，物體的重力勢(shì)能為負(fù)值。某一高度為參考面，物體的重力勢(shì)能為負(fù)值。 圖圖

9、742 重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 返回 (2)重力是地球與物體相互吸引引起的，如果沒(méi)有地球重力是地球與物體相互吸引引起的，如果沒(méi)有地球 對(duì)物體的吸引，就不會(huì)有重力，也不存在重力勢(shì)能，所以重對(duì)物體的吸引，就不會(huì)有重力，也不存在重力勢(shì)能，所以重 力勢(shì)能是這個(gè)系統(tǒng)共同具有的，平時(shí)所說(shuō)的力勢(shì)能是這個(gè)系統(tǒng)共同具有的，平時(shí)所說(shuō)的“物體物體”的重力勢(shì)的重力勢(shì) 能只是一種簡(jiǎn)化的說(shuō)法。能只是一種簡(jiǎn)化的說(shuō)法。 (3)物體的重力勢(shì)能為負(fù)值表示物體的重力勢(shì)能比在參考物體的重力勢(shì)能為負(fù)值表示物體的重力勢(shì)能比在參考 面上時(shí)具有的重力勢(shì)能要少，這跟用正負(fù)表示溫度高低是相面上時(shí)具有的重力勢(shì)能要少，這跟用正負(fù)表示溫度高低是相 似的。似

10、的。 返回 2重力做功與重力勢(shì)能的區(qū)別與聯(lián)系重力做功與重力勢(shì)能的區(qū)別與聯(lián)系 概念概念 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目 重力做功重力做功重力勢(shì)能重力勢(shì)能 物理意義物理意義重力對(duì)物體做功重力對(duì)物體做功 由物體與地球的相互作由物體與地球的相互作 用力和它們之間的相對(duì)用力和它們之間的相對(duì) 位置決定的能位置決定的能 表達(dá)式表達(dá)式WGGhmghEpmgh 影響大小的影響大小的 因素因素 重力重力mg和初末位置和初末位置 的高度差的高度差h 重力重力mg和某一位置的和某一位置的 高度高度h 返回 概念概念 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目 重力做功重力做功重力勢(shì)能重力勢(shì)能 特點(diǎn)特點(diǎn) 只與初、末位置的高只與初、末位置的高 度差有關(guān)，與路徑

11、及度差有關(guān)，與路徑及 參考平面的選擇無(wú)關(guān)參考平面的選擇無(wú)關(guān) 與參考平面的選擇有關(guān)，與參考平面的選擇有關(guān)， 同一位置的物體，選擇同一位置的物體，選擇 不同的參考平面會(huì)有不不同的參考平面會(huì)有不 同值同值 過(guò)程量過(guò)程量狀態(tài)量狀態(tài)量 聯(lián)系聯(lián)系 重力做功過(guò)程是重力勢(shì)能改變的過(guò)程，重力做重力做功過(guò)程是重力勢(shì)能改變的過(guò)程，重力做 正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能 增加。且重力做了多少功，重力勢(shì)能就改變多增加。且重力做了多少功，重力勢(shì)能就改變多 少，即少，即WGEp1Ep2Ep 返回 特別提醒特別提醒 (1)重力做功是重力勢(shì)能變化的原因，重力做的功與重力重力做功

12、是重力勢(shì)能變化的原因，重力做的功與重力 勢(shì)能的變化量為等值關(guān)系，兩者均與參考面的選擇無(wú)關(guān)。勢(shì)能的變化量為等值關(guān)系，兩者均與參考面的選擇無(wú)關(guān)。 (2)重力勢(shì)能的變化只取決于物體的重力所做功的情況，重力勢(shì)能的變化只取決于物體的重力所做功的情況， 與物體除重力外是否還受其他力作用以及除重力做功外是否與物體除重力外是否還受其他力作用以及除重力做功外是否 還有其他力做功等因素均無(wú)關(guān)。還有其他力做功等因素均無(wú)關(guān)。 返回 2關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的 是是 () A當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)

13、能一定減少 B物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加 C地球上任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都有一個(gè)確定值地球上任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都有一個(gè)確定值 D重力做功的多少與參考平面的選取無(wú)關(guān)重力做功的多少與參考平面的選取無(wú)關(guān) 返回 解析：解析：物體重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)，故物體重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)，故C錯(cuò)錯(cuò) 誤；重力做正功時(shí)，物體由高處向低處運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能一誤；重力做正功時(shí)，物體由高處向低處運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能一 定減少，反之，物體克服重力做功時(shí)，重力勢(shì)能一定增加，定減少，反之，物體克服重力做功時(shí)，重力勢(shì)能一定增加， 故故A、B正確；重力做

14、多少功，物體的重力勢(shì)能就變化多少，正確；重力做多少功，物體的重力勢(shì)能就變化多少， 重力勢(shì)能的變化與參考平面的選取無(wú)關(guān)，故重力勢(shì)能的變化與參考平面的選取無(wú)關(guān)，故D正確。正確。 答案：答案：ABD 返回 返回 例例1金茂大廈是上海的標(biāo)志性建筑之一，它的主體建金茂大廈是上海的標(biāo)志性建筑之一，它的主體建 筑為地上筑為地上101層，地下層，地下3層，高層，高420.5 m，距地面，距地面341 m的第的第88層層 為國(guó)內(nèi)迄今最高的觀光層，環(huán)顧四周，極目眺望，上海新貌盡為國(guó)內(nèi)迄今最高的觀光層，環(huán)顧四周，極目眺望，上海新貌盡 收眼底，若該層有一質(zhì)量為收眼底，若該層有一質(zhì)量為60 kg的游客的游客(g取取10

15、 m/s2)： (1)求以地面為參考平面時(shí)游客的重力勢(shì)能；求以地面為參考平面時(shí)游客的重力勢(shì)能； (2)求以第求以第88層為參考平面時(shí)游客的重力勢(shì)能；層為參考平面時(shí)游客的重力勢(shì)能； (3)若以若以420.5 m的樓頂為參考平面，該游客乘電梯從地面上的樓頂為參考平面，該游客乘電梯從地面上 升到升到88層，需克服重力做多少功？層，需克服重力做多少功？(保留兩位有效數(shù)字保留兩位有效數(shù)字) 返回 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥先求出選不同位置為參考平面時(shí)物體所處先求出選不同位置為參考平面時(shí)物體所處 的高度，再根據(jù)重力勢(shì)能的表達(dá)式求物體的重力勢(shì)能。的高度，再根據(jù)重力勢(shì)能的表達(dá)式求物體的重力勢(shì)能。 解析解析(1)以地面為

16、參考平面，游客在以地面為參考平面，游客在88層，相對(duì)地面層，相對(duì)地面 的高度為的高度為341 m，則，則Ep1mgh6010341 J2.0105 J。 (2)若以若以88層處為參考平面，游客在層處為參考平面，游客在88層，則相對(duì)高度為層，則相對(duì)高度為0， 故故Ep20。 (3)克服重力做的功與參考平面的選擇無(wú)關(guān)，即：克服重力做的功與參考平面的選擇無(wú)關(guān)，即： Wmgh2.0105 J。 答案答案(1)2.0105 J(2)0(3)2.0105 J 返回 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 重力勢(shì)能的大小是相對(duì)參考平面而言的，參考平重力勢(shì)能的大小是相對(duì)參考平面而言的，參考平 面選擇不同，則物體的高度不同，重力勢(shì)能

17、的大小也就面選擇不同，則物體的高度不同，重力勢(shì)能的大小也就 不同。而重力做功的多少與參考平面的選擇無(wú)關(guān)。不同。而重力做功的多少與參考平面的選擇無(wú)關(guān)。 返回 1一實(shí)心的正方體鐵塊與一實(shí)心的正方體木塊質(zhì)量相等，將一實(shí)心的正方體鐵塊與一實(shí)心的正方體木塊質(zhì)量相等，將 它們放在同一水平地面上，下列結(jié)論中正確的是它們放在同一水平地面上，下列結(jié)論中正確的是 () A鐵塊的重力勢(shì)能大于木塊的重力勢(shì)能鐵塊的重力勢(shì)能大于木塊的重力勢(shì)能 B鐵塊的重力勢(shì)能小于木塊的重力勢(shì)能鐵塊的重力勢(shì)能小于木塊的重力勢(shì)能 C鐵塊的重力勢(shì)能等于木塊的重力勢(shì)能鐵塊的重力勢(shì)能等于木塊的重力勢(shì)能 D以上三種情況都有可能以上三種情況都有可能

18、解析：解析：兩正方體物塊的質(zhì)量相等，因鐵塊的密度大于木塊兩正方體物塊的質(zhì)量相等，因鐵塊的密度大于木塊 的密度，故鐵塊的體積小于木塊的體積，鐵塊的重心比木的密度，故鐵塊的體積小于木塊的體積，鐵塊的重心比木 塊的重心低，由塊的重心低，由Epmgh可知，鐵塊的重力勢(shì)能小于木塊可知，鐵塊的重力勢(shì)能小于木塊 的重力勢(shì)能。的重力勢(shì)能。 答案：答案：B 返回 返回 返回 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 結(jié)合牛頓第二定律解題時(shí)要對(duì)物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)結(jié)合牛頓第二定律解題時(shí)要對(duì)物體的受力情況及運(yùn)動(dòng) 情況進(jìn)行分析。判斷重力做功時(shí)只看物體上升或下降的豎直情況進(jìn)行分析。判斷重力做功時(shí)只看物體上升或下降的豎直 高度。高度。 返回 2關(guān)于重力勢(shì)能與重力做功，下列說(shuō)法中正確的是關(guān)于重力勢(shì)能與重力做功，下列說(shuō)法中正確的是 () A物體克服重力做的功等于重力勢(shì)能的增加量物體克服重力做的功等于重力勢(shì)能的增加量 B在同一高度，將物體以初速度在同一高度，將物體以初速度v0向不同方向拋出，向不同方向拋出， 從拋出到