2024-2025學(xué)年新教材高中物理第八章機(jī)械能守恒定律第2節(jié)重力勢(shì)能學(xué)案新人教版必修2

PAGE1-第2節(jié)重力勢(shì)能學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解重力勢(shì)能的概念,會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(jìn)行計(jì)算。2.理解重力勢(shì)能的變更和重力做功的關(guān)系,知道重力做功與路徑無關(guān)。3.知道重力勢(shì)能的相對(duì)性。4.知道彈性勢(shì)能的概念和影響因素。自主預(yù)習(xí)一、重力做功1.物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí),重力做功;物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí),重力做功。

2.重力做功的特點(diǎn):物體運(yùn)動(dòng)時(shí),重力對(duì)物體所做的功只與物體初、末位置的有關(guān),與物體運(yùn)動(dòng)的無關(guān)。

二、重力勢(shì)能1.重力勢(shì)能Ep=,單位是,符號(hào)是。

2.重力勢(shì)能的系統(tǒng)性:重力勢(shì)能是與所組成的系統(tǒng)共有的。

三、重力勢(shì)能的相對(duì)性1.重力勢(shì)能具有性,即Ep與選取的有關(guān)。因此,在計(jì)算重力勢(shì)能時(shí),必需首先選取參考平面。

2.正負(fù)的含義:在參考平面上方,物體的重力勢(shì)能是值;在參考平面下方,物體的重力勢(shì)能是值。

四、彈性勢(shì)能1.彈性勢(shì)能:發(fā)生的物體的各部分之間,由于有彈力的相互作用而具有的勢(shì)能。

2.勢(shì)能:勢(shì)能也叫位能,與相互作用的物體的有關(guān)。

課堂探究(一)重力做功[情境設(shè)問]如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的物體,從高度為h1的位置A分別按下列三種方式運(yùn)動(dòng)到高度為h2的位置B。丙(1)依據(jù)功的公式求出甲、乙兩種狀況下重力做的功。(2)求出丙中重力做的功。(3)依據(jù)(1)、(2)說明重力做功的特點(diǎn)?結(jié)論:物體運(yùn)動(dòng)時(shí),重力對(duì)它做的功。

(二)重力勢(shì)能[學(xué)生閱讀]下面請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材P80,完成下面四個(gè)問題。1.定義:2.表達(dá)式:3.單位:4.重力勢(shì)能的系統(tǒng)性:[情境分析]將手中的質(zhì)量為m的粉筆頭豎直上拋,上上升度為h。分析其上升和下落過程中重力做功與重力勢(shì)能的變更。上升過程:重力做功,重力勢(shì)能。

下降過程:重力做功,重力勢(shì)能。

重力做的功與重力勢(shì)能的關(guān)系:。

(三)重力勢(shì)能的相對(duì)性如圖,質(zhì)量1kg的小球,從桌面以上h1=1.2m的A點(diǎn)落到地面的B點(diǎn),桌面高h(yuǎn)2=0.8m。請(qǐng)按要求填寫下表。(g取10m/s2)參考平面小球在A點(diǎn)的重力勢(shì)能小球在B點(diǎn)的重力勢(shì)能小球下落過程重力做功小球下落過程重力勢(shì)能的變更桌面地面[問題](1)選擇不同的參考平面,同一位置的重力勢(shì)能數(shù)值相不相同?說明白什么?(2)重力勢(shì)能的正負(fù)有什么含義?(3)重力做功與參考平面選取有沒有關(guān)系?(4)重力勢(shì)能的變更與參考平面的選取有沒有關(guān)系?(四)彈性勢(shì)能[演示試驗(yàn)]彈簧放射小球演示試驗(yàn):①相同的彈簧,形變量不同,比較小球的運(yùn)動(dòng)距離②不同的彈簧,形變量相同,比較小球的運(yùn)動(dòng)距離通過試驗(yàn)視察影響彈性勢(shì)能的因素有什么?[例題展示]【例題1】關(guān)于重力勢(shì)能,下列說法中正確的是()A.物體的位置一旦確定,它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定B.物體與零勢(shì)能面的距離越大,它的重力勢(shì)能也越大C.一個(gè)物體的重力勢(shì)能從-5J變更到-3J,重力勢(shì)能削減了D.重力勢(shì)能的削減量等于重力對(duì)物體做的功【變式訓(xùn)練1】以下關(guān)于重力勢(shì)能的說法中,正確的是 ()A.地面上的物體的重力勢(shì)能肯定為零B.重力勢(shì)能是物體和地球共有的,而不是物體單獨(dú)具有的C.物體的重力勢(shì)能就等于重力做功D.重力做負(fù)功時(shí),物體的重力勢(shì)能肯定削減【例題2】如圖所示,質(zhì)量為m的小球,用長(zhǎng)為l的細(xì)繩懸掛起來?，F(xiàn)在用一水平力F把小球向右拉,使細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ,從拉起到偏轉(zhuǎn)θ角的過程中,小球的重力勢(shì)能增加了多少?【變式訓(xùn)練2】一物體以初速度v豎直向上拋出,做豎直上拋運(yùn)動(dòng),則物體的重力勢(shì)能Ep—路程s圖像應(yīng)是下列四個(gè)圖中的()[課堂練習(xí)]1.如圖所示,一物體從A點(diǎn)沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點(diǎn)與C點(diǎn),則下列說法中正確的是()A.沿AB面重力做功多B.沿兩個(gè)面重力的功相同C.沿AB面重力勢(shì)能削減多D.沿AC面重力勢(shì)能削減多2.(多選)如圖所示,一裝置固定在水平地面上,AB是半徑為R的光滑圓軌道,上端A離地面的高度為H。一個(gè)質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)處由靜止滑下,落到地面上C點(diǎn)。若以軌道下端B所在的水平面為參考平面,關(guān)于小球的重力勢(shì)能,下列說法正確的是()A.在A點(diǎn)為mgR B.在B點(diǎn)為mgRC.在C點(diǎn)為mgH D.在C點(diǎn)的-mg3.(多選)一個(gè)100g的球從1.8m的高處落到一個(gè)水平板上又彈回到1.25m的高度,則整個(gè)過程中(g取10m/s2) ()A.重力做了0.55J的正功B.重力做0.55J的負(fù)功C.球的重力勢(shì)能肯定削減0.55JD.球的重力勢(shì)能肯定增加0.55J4.如圖所示,質(zhì)量為M的物體放在水平地面上,物體上方安裝一勁度系數(shù)為k的輕彈簧,在彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),用手拉著其上端P點(diǎn)緩慢地向上移動(dòng),直到物體脫離地面對(duì)上移動(dòng)一段距離,在這一過程中,P點(diǎn)的位移為H,則物體重力勢(shì)能的增加量 ()A.等于MgH B.小于MgHC.大于MgH D.無法確定5.如圖所示,將彈簧拉力器用力拉開的過程中,彈簧的彈力和彈性勢(shì)能的變更狀況是()A.彈力變大,彈性勢(shì)能變小B.彈力變小,彈性勢(shì)能變大C.彈力和彈性勢(shì)能都變大D.彈力和彈性勢(shì)能都變小核心素養(yǎng)專練1.一個(gè)實(shí)心鐵球與一實(shí)心木球質(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(選地面為參考平面)()A.鐵球的重力勢(shì)能大于木球的重力勢(shì)能B.鐵球的重力勢(shì)能等于木球的重力勢(shì)能C.鐵球的重力勢(shì)能小于木球的重力勢(shì)能D.上述三種狀況都有可能2.下列說法正確的是()A.重力做正功,重力勢(shì)能增加B.重力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加C.物體走的路徑越長(zhǎng),重力做功越多D.重力勢(shì)能的變更量與零勢(shì)能點(diǎn)選取有關(guān)3.用繩子吊起質(zhì)量為m的物體,使它以加速度a勻加速上升h,在此過程中,物體增加的重力勢(shì)能為()A.mgh B.mgh+mah C.m(g-a)h D.mah4.如圖所示,有一段長(zhǎng)1.8m,質(zhì)量為2.4kg的鏈條,放在高1.0m的水平桌面上,有吊在桌面邊緣,以地面為參考平面,計(jì)算鏈條的重力勢(shì)能。(g取10m/s2)參考答案自主預(yù)習(xí)一、1.正負(fù)2.高度差路徑二、1.mgh焦耳J2.物體地球三、1.相對(duì)參考平面2.正負(fù)四、1.彈性形變2.位置課堂探究(一)(1)WG=mgh=mgh1-mgh2(2)WG=mgh=mgh1-mgh2(3)路徑不同,但重力做功都是一樣的結(jié)論: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)的路徑無關(guān)(二)1.定義:物體由于被舉高而具有的能,叫做重力勢(shì)能。2.表達(dá)式:Ep=mgh即物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積。3.單位:1J=1kg·m/s2·m=1N·m4.重力勢(shì)能的系統(tǒng)性:重力勢(shì)能是地球與物體所組成的“系統(tǒng)”所共有的,而不是地球上的物體單獨(dú)存在的。[情景分析]負(fù)增加正減小重力勢(shì)能的變更只與重力做功有關(guān),重力做多少正功,重力勢(shì)能就削減多少,重力做多少負(fù)功,重力勢(shì)能就增加多少。(三)12J-8J20J削減20J20J0J20J削減20J[問題](1)重力勢(shì)能的取值與參考平面的選取有關(guān)。(2)重力勢(shì)能是標(biāo)量,“+”“-”只代表大小,不代表方向(3)WG與參考平面選取無關(guān)(4)ΔEp與參考平面選取無關(guān)(四)勁度系數(shù)形變量例題展示【例題1】例題解答:A、重力勢(shì)能具有相對(duì)性,某個(gè)物體處于某個(gè)位置,相對(duì)不同的參考平面具有不同的重力勢(shì)能,故A錯(cuò)誤;B、重力勢(shì)能Ep=mgh,h為相對(duì)于零勢(shì)能面的高度差;若物體在零勢(shì)能面以下,勢(shì)能為負(fù)值,物體與零勢(shì)能面間距離越大,勢(shì)能越小,故B錯(cuò)誤;C、重力勢(shì)能可以為負(fù),一個(gè)物體的重力勢(shì)能從-5J變更到-3J,說明物體克服重力做功重力勢(shì)能變大,故C錯(cuò)誤;D、只要重力做功,高度肯定變更,故重