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物理必修24.重力势能学案设计
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重力势能学案 ［学习目标导航］ 1.理解重力势能的概念. 2.理解和掌握重力势能的变化与重力做功的关系，并能解释生产、生活中的相关问题. 3本节重点是重力势能的表达，重力做功与重力势能变化的关系。 基础知识规律总结 重力的功：重力的功与路径______，只与它的_______________有关，即：WG=_____________. 重力势能：物体受到的______________的乘积，即：Ep=________.重力势能具有系统性，它是物体和地球组成的系统所共有，尽管习惯上说物体的重力势能是多少，但不是地球上的物体单独具有的；重力势能具有相对性，只有规定了_______之后，重力势能才有确定的值.这个值可以是__值（在零势能面以上），可以是_____值（在零势能面以下），可以是_____（在等势面上）. 重力做功跟重力势能的关系：重力做功改变物体的重力势能，重力做了多少功，物体的重力势能_______________.重力对物体做正功时，物体的重力势能_______，重力做负功时，物体的重力势能________.即WG=Ep1-Ep2=ΔEp 重力做功的特点 【例1】如图2，让学生写出几种情况下，物体从A→C，重力做的功： 重力功的计算方法：______________________________________________________ 练习：图5表示一个斜抛物体的运动，当物体由抛出位置1运动到最高位置2时，重力做功是多少？重力势能改变了多少？由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时，重力做功和重力势能的变化是多少？由位置1运动到位置3呢？ 重力做功跟重力势能的关系 【例2】在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m=200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考面.求： （1）在第2 s末小球的重力势能； 解析：在第2 s末小球所处的高度为：___________________________________ 重力势能为：_________________________________________________________ Ep＜0，说明重力势能_____. （2）在第3 s内重力所做的功，重力势能的变化. 解析：在第3 s末小球所处的高度为:____________________________________ 第3 s内重力做功为：________________________________________________ WG＞0，所以小球的重力势能_______，且减少了_____J. 重力势能的计算方法：_____________________________________________________________ 研究重力势能变化的思路：________________________________________________________ 练习：1、 关于重力势能，以下说法中正确的是（ ） A. 某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的 B. 重力势能为０的物体，不可能对别的物体做功 C. 物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变 D. 只要重力做功，重力势能一定变化 2、质量是100 g的球从1.8 m的高处落到水平板上，又弹回到1.25 m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？（g取10 m/s2） • A • B • C 图3 重力势能的相对性 【3】如图3，A点距地面1﹒5m，B点距桌面0﹒3m，桌面距地面1﹒0m，C距地面0﹒4m，小球的小球的质量为2㎏。⑴以地面为参考平面，小球在A、B、C三点的重力势能？由A到B小球的重力势能的变化是多少？⑵以桌面为参考平面，小球在A、B、C三点的重力势能？由A到B小球的重力势能的变化是多少？ 结论：____________________________________________________________ 练习：1、如图5-4-2所示，有一连通器，左右两管的横截面积均为S，内盛密度为ρ的液体，开始时两管内的液面高度差为h.若打开底部中央的阀门K，液体开始流动，最终两液面相平.在这一过程中，液体的重力势能变化了多少？是增加了还是减少了？如果是减少了，减少的重力势能到哪里去了？ 图5—26 k F m 例4 如图5—26所示，质量为m物体静止在地面上，物体上面连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k。现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提升高度h，此时物体已经离开地面，求物体重力势能的增加量。 解析 物体离开地面后，弹簧的伸长量为： 可见，物体上升的高度为 ： 从而，物体重力势能的增加量为： 练习巩固 图5－29 3 1 2 A h 基础级 1. 如图5—29所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则（ ） A. 沿轨道1滑下重力做功多 B. 沿轨道2滑下重力做功多 C. 沿轨道3滑下重力做功多 D. 沿三条轨道滑下重力做的功一样多 2. 物体1的重力势能Ep1=3J，物体2 的重力势能Ep2=－3J，则（ ） A. Ep1= Ep2 B. Ep1＞Ep2 C. Ep1＜Ep2 D. 无法判断 3. 将同一物体分两次举高，每次举高的高度相同，则（ ） A. 不论选取什么参考平面，两种情况中，物体重力势能的增加量相同 B. 不论选取什么参考平面，两种情况中，物体最后的重力势能相等 C. 不同的参考平面，两种情况中。重力做功不等 D. 不同的参考平面，两种情况中。重力最后的重力势能肯定不等 4. 下列说法中正确的是（ ） A. 物体克服重力做功，物体的重力势能增加 B. 物体克服重力做功，物体的重力势能减少 C. 重力对物体做正功，物体的重力势能增加 D. 重力对物体做负功，物体的重力势能减少 5. 物体在运动过程中，克服重力做功50J，则（ ） A. 物体的重力势能一定为50J B. 物体的重力势能一定增加50J C. 物体的重力势能一定减少50J D. 物体的重力势能可能不变 6. 井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根长3m的绳子系住一个重100N的物体 ，若以地面为参考平面，则物体的重力势能有多大？若以井底面为参考平面，则物体的重力势能又有多大？ 7. 质量为5kg的钢球，从离地15m高处自由下落1s，其重力势能变为多大？（g取10m/s2，取地面为参考平面） 发展级 8、 将重为50 N的物体沿着竖直方向向上匀速吊起10 m高，此过程中物体的重力势能变化了 J，拉力对物体做功 J.若物体以1 m/s2的加速度上升10 m高，此过程中物体的重力势能变化了 J，拉力对物体做了 J的功.（g取10 m/s2） 9、如图5－4－6所示，杆中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m、m的小球a和b，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？ 图5－4－6 图5—31 2 k1 k2 m1 m2 1 10、 如图5—31所示，物块1、2的质量分别为m1、m2，上下两轻质弹簧的劲度系数分别为k1、k2，物块1压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提物块1，直到它刚离开上面的弹簧。在此过程中，两物块的重力势能分别增加多少？
重力势能学案 ［学习目标导航］ 1.理解重力势能的概念. 2.理解和掌握重力势能的变化与重力做功的关系，并能解释生产、生活中的相关问题. 3本节重点是重力势能的表达，重力做功与重力势能变化的关系。 基础知识规律总结 重力的功：重力的功与路径______，只与它的_______________有关，即：WG=_____________. 重力势能：物体受到的______________的乘积，即：Ep=________.重力势能具有系统性，它是物体和地球组成的系统所共有，尽管习惯上说物体的重力势能是多少，但不是地球上的物体单独具有的；重力势能具有相对性，只有规定了_______之后，重力势能才有确定的值.这个值可以是__值（在零势能面以上），可以是_____值（在零势能面以下），可以是_____（在等势面上）. 重力做功跟重力势能的关系：重力做功改变物体的重力势能，重力做了多少功，物体的重力势能_______________.重力对物体做正功时，物体的重力势能_______，重力做负功时，物体的重力势能________.即WG=Ep1-Ep2=ΔEp 重力做功的特点 【例1】如图2，让学生写出几种情况下，物体从A→C，重力做的功： 重力功的计算方法：______________________________________________________ 练习：图5表示一个斜抛物体的运动，当物体由抛出位置1运动到最高位置2时，重力做功是多少？重力势能改变了多少？由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3时，重力做功和重力势能的变化是多少？由位置1运动到位置3呢？ 重力做功跟重力势能的关系 【例2】在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m=200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考面.求： （1）在第2 s末小球的重力势能； 解析：在第2 s末小球所处的高度为：___________________________________ 重力势能为：_________________________________________________________ Ep＜0，说明重力势能_____. （2）在第3 s内重力所做的功，重力势能的变化. 解析：在第3 s末小球所处的高度为:____________________________________ 第3 s内重力做功为：________________________________________________ WG＞0，所以小球的重力势能_______，且减少了_____J. 重力势能的计算方法：_____________________________________________________________ 研究重力势能变化的思路：________________________________________________________ 练习：1、 关于重力势能，以下说法中正确的是（ ） A. 某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的 B. 重力势能为０的物体，不可能对别的物体做功 C. 物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变 D. 只要重力做功，重力势能一定变化 2、质量是100 g的球从1.8 m的高处落到水平板上，又弹回到1.25 m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？（g取10 m/s2） • A • B • C 图3 重力势能的相对性 【3】如图3，A点距地面1﹒5m，B点距桌面0﹒3m，桌面距地面1﹒0m，C距地面0﹒4m，小球的小球的质量为2㎏。⑴以地面为参考平面，小球在A、B、C三点的重力势能？由A到B小球的重力势能的变化是多少？⑵以桌面为参考平面，小球在A、B、C三点的重力势能？由A到B小球的重力势能的变化是多少？ 结论：____________________________________________________________ 练习：1、如图5-4-2所示，有一连通器，左右两管的横截面积均为S，内盛密度为ρ的液体，开始时两管内的液面高度差为h.若打开底部中央的阀门K，液体开始流动，最终两液面相平.在这一过程中，液体的重力势能变化了多少？是增加了还是减少了？如果是减少了，减少的重力势能到哪里去了？ 图5—26 k F m 例4 如图5—26所示，质量为m物体静止在地面上，物体上面连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k。现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提升高度h，此时物体已经离开地面，求物体重力势能的增加量。 解析 物体离开地面后，弹簧的伸长量为： 可见，物体上升的高度为 ： 从而，物体重力势能的增加量为： 练习巩固 图5－29 3 1 2 A h 基础级 1. 如图5—29所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则（ ） A. 沿轨道1滑下重力做功多 B. 沿轨道2滑下重力做功多 C. 沿轨道3滑下重力做功多 D. 沿三条轨道滑下重力做的功一样多 2. 物体1的重力势能Ep1=3J，物体2 的重力势能Ep2=－3J，则（ ） A. Ep1= Ep2 B. Ep1＞Ep2 C. Ep1＜Ep2 D. 无法判断 3. 将同一物体分两次举高，每次举高的高度相同，则（ ） A. 不论选取什么参考平面，两种情况中，物体重力势能的增加量相同 B. 不论选取什么参考平面，两种情况中，物体最后的重力势能相等 C. 不同的参考平面，两种情况中。重力做功不等 D. 不同的参考平面，两种情况中。重力最后的重力势能肯定不等 4. 下列说法中正确的是（ ） A. 物体克服重力做功，物体的重力势能增加 B. 物体克服重力做功，物体的重力势能减少 C. 重力对物体做正功，物体的重力势能增加 D. 重力对物体做负功，物体的重力势能减少 5. 物体在运动过程中，克服重力做功50J，则（ ） A. 物体的重力势能一定为50J B. 物体的重力势能一定增加50J C. 物体的重力势能一定减少50J D. 物体的重力势能可能不变 6. 井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根长3m的绳子系住一个重100N的物体 ，若以地面为参考平面，则物体的重力势能有多大？若以井底面为参考平面，则物体的重力势能又有多大？ 7. 质量为5kg的钢球，从离地15m高处自由下落1s，其重力势能变为多大？（g取10m/s2，取地面为参考平面） 发展级 8、 将重为50 N的物体沿着竖直方向向上匀速吊起10 m高，此过程中物体的重力势能变化了 J，拉力对物体做功 J.若物体以1 m/s2的加速度上升10 m高，此过程中物体的重力势能变化了 J，拉力对物体做了 J的功.（g取10 m/s2） 9、如图5－4－6所示，杆中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m、m的小球a和b，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？ 图5－4－6 图5—31 2 k1 k2 m1 m2 1 10、 如图5—31所示，物块1、2的质量分别为m1、m2，上下两轻质弹簧的劲度系数分别为k1、k2，物块1压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提物块1，直到它刚离开上面的弹簧。在此过程中，两物块的重力势能分别增加多少？
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