8.2重力势能 学案 （有答案）
文档属性
| 名称 | 8.2重力势能 学案 （有答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-13 16:05:34 | ||
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文档简介
8.2重力势能
一学科核心素养
【物理观念】树立能量观念：理解重力势能的概念,知道重力做的功与路径无关；掌握重力做功与重力势能变化的关系；
【科学思维】在探究过程中渗透科学的研究方法：控制变量法，实验过程观察法及实验结果分析法，体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法；
【科学探究】对实例进行研究,推导出重力势能的表达式，然后通过计算归纳得出重力做功与重力势能变化的关系；
【科学态度与责任】从对生活中有关物理现象的观察，渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，激发学生探索自然规律的兴趣。
二学习重难点
1.重点：重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。
2、难点：重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势能的变化和重力做功的关系。
三课前预习
1．如图所示，运动员从距地面高的A处投出一篮球，正中距地高的篮筐，球运动过程中到达的最高点B距地面高。球的质量，g取。按要求在表中填入数据。
零势能面位置 篮球在A点的重力势能 篮球在B点的重力势能 从A到B过程中篮球重力做的功 从A到B过程中篮球重力势能的变化
篮筐
A点
地面
2．（1）一个大钟的秒针长20cm，针尖的线速度是__________m/s，分针与秒针从重合至第二次重合，中间经历的时间为__________s。
（2）某井深8m，井上有一支架高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，则物体的重力势能为__________J；若以井底为参考平面，则物体的重力势能为__________J。
3．光滑水平面内用一根压缩的弹簧把一个小球弹出时，弹力对小球做了的功，则弹簧的弹性势能_________（选填“增大”或“减少”）了_________。
4．如图所示，质量为m的小球，从A点下落到地面上的B点，若以桌面为参考平面， 小球在A点的重力势能为__________ ，小球在B点的重力势能为______________ 整个下落过程中小球的重力势能减少_______
5．如图所示，质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的，她在1min内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，g取10m/s2，则她克服重力做的功W=________J，做功的功率P=________W。
6．将弹簧拉长或压缩时，通过对弹簧做功，其他形式的能可以转化为弹性势能。一根弹簧从原长被拉伸，拉力做功，此时弹簧具有的弹性势能为________ J。这一弹簧从原长被压缩，弹力做功，这时弹簧具有的弹性势能为________ J。
7．在离地面80m高处无初速释放一小球，小球质量m=0.2kg，不计空气阻力，取小球释放点所在水平面为参考平面，则在第2s末小球的重力势能为 ___________ J，在第3s内重力势能的变化量为 ___________ J。（g取10m/s2）
8．如图所示，O 为弹簧的原长处，物体由 O 向 A 运动（压缩）或由 O 向 A′运动（伸长）时，弹力做_________功，弹性势能________，其他形式的能转化为弹性势能；物体由 A 向 O 运动，或者由 A′向 O 运动时，弹力做________功，弹性势能_________，弹性势能转化为其他形式的能。
9．如图一轻绳跨过悬挂的定滑轮，两端系有质量分别为和的小球A和B，且，令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，小球B下落高度h时，小球B的重力势能减少了___________，小球A的重力势能增加了___________，A、B组成的系统重力势能___________（“增加”或“减少”）___________。
参考答案：
四自我检测
1．以相同的初速率从悬崖边抛出质量相同的甲、乙两球，甲球被竖直向上抛出，乙球被水平抛出，最终两球均落在悬崖下方的水面上。不计空气阻力。用W1、W2分别表示甲、乙两球从抛出到落到水面重力所做的功，用、分别表示甲、乙两球从抛出到落到水面重力势能的变化。下列说法正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．某位同学正在做俯卧撑，某时刻该同学身体降低到基本靠近地板，他保持躯干成一条直线，用力快速撑直手臂。在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．该同学受到的重力做负功，重力势能增大
B．该同学受到的重力做负功，重力势能减小
C．该同学受到的重力做正功，重力势能减小
D．该同学受到的重力做正功，重力势能增大
3．课外活动时，王磊同学每次做引体向上大约升高0.5m，需用时1.6s，则王磊同学克服重力做功的平均功率大约为（ ）
A．50W B．350W C．150W D．250W
4．将一个物体由地面上方的A点移至低于地面的B点，选地面为重力势能的零势能面，下列说法正确的是（ ）
A．重力做功与运动过程中是否存在阻力有关
B．物体在A点的重力势能与在B点的重力势能方向相反
C．物体由A点移至B点的过程中，沿直线或曲线运动重力做功可能不同
D．物体由A点移至B点的过程中，重力做的功等于重力势能的减少量
5．某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点经C点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示。已知皮球质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程中重力做的功
B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功
C．从A到B过程中重力做功为mg（H+h）
D．从A到C过程中重力做功为mg（H-h）
6．若磁悬浮列车质量为20t，因磁场间的相互作用而浮起高度为100mm，则列车从地面上升到100mm的过程中，其重力势能增加是（ ）
A．20J B．200J C．2.0×104J D．2.0×107J
7．如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（ ）
A．重力做正功，弹簧弹力不做功
B．重力做正功，弹簧弹力做正功
C．重力不做功，弹簧弹力不做功，弹性势能不变
D．重力做正功，弹簧弹力做负功，弹性势能增加
8．某人把一质量为m的物体向上抛出，物体到达高为h的最高点后落回到抛出点。若物体在上升和下落过程中所受到的空气阻力大小均为F阻，重力加速度为g，则物体在整个过程中（ ）
A．重力做功为-mgh
B．重力做功为-2mgh
C．阻力做功为-F阻h
D．阻力做功为-2F阻h
9．有关重力势能的变化，下列说法中不正确的是（ ）
A．物体受拉力和重力作用向上运动，拉力做功是1 J，但物体重力势能的增加量有可能不是1 J
B．从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛，落到地面上时，物体重力势能的变化是相同的
C．从同一高度落下的物体到达地面，考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的
D．物体运动中重力做功是-1 J，但物体重力势能的增加量不是1 J
10．某物体在运动过程中，若物体的重力做了100J的正功，则下列说法正确的是（ ）
A．一定有100J的重力势能转化为重力做功
B．必定有100J的重力势能转化为物体的动能
C．物体的重力势能一定减少了100J
D．因未选定参考平面，故无法判知重力势能的变化
三课前预习
1．；；；；；；；；；；；
2． 700
3． 减少 500
4．
5． 4500 75
6． 1.8 0.8
7． 40 50
8． 负功 增加 正功 减小
9． 减少
四自我检测
1．A
【详解】AB．重力做功只与初末位置有关，而与路径无关；因两小球重力相同、始末位置相同，则重力做功相同，即，故A正确，B错误；
CD．根据功能关系，因重力做功相同，则两小球重力势能的变化相同，所以，故CD错误。
故选A。
2．A
【详解】该同学用力快速撑直手臂时，身体的重心上升，重力方向与位移方向相反，则受到的重力做负功，重力势能增大。
故选A。
3．C
【详解】王磊同学的质量约为50kg，一次引体向上克服重力做的功
WG=mgh=50×10×0.5J=250J
一次引体向上的时间
t=1.6s
所以王磊同学克服重力做功的平均功率
故选C。
4．D
【详解】A．重力做功只与物体初、末位置的高度差及物体的质量有关，与其他因素无关，故A错误；
B．重力势能是标量只有大小没有方向，故B错误；
C．重力做功
物体从A点到B点无论是直线运动还是曲线运动，AB两点的高度差都是相同的，因此重力做功相同，故C错误；
D．物体在AB两点的重力势能分别为
重力势能减小量为
物体从A点到B点重力做功为
因此重力做功等于重力势能的减小量，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】ABC．重力做功与物体的运动路径无关，只与物体初、末位置的高度差有关，从A到B的高度差是H，故从A到B过程中重力做功为mgH，故ABC错误；
D．从A到C的高度差是（H-h），故从A到C过程中重力做功为mg（H-h），故D正确。
故选D。
6．C
【详解】重力做负功，重力势能增加，有
故选C。
7．D
【详解】在重物由A点摆向最低点B的过程中重物的高度下降，重力对重物做正功，重物的重力势能减小；弹簧伸长，弹簧的弹力对重物做负功，弹性势能增加。
故选D。
8．D
【详解】AB．由于重力做功只与物体的初、末位置有关，与物体所经过的路径无关，所以从抛出点至回到原出发点的过程中，重力做功为零，故AB错误；
CD．阻力对物体做功与物体经过的路径有关，上升和下降过程中阻力做的功都是-F阻h，所以空气阻力做的总功为-2F阻h，故D正确，C错误。
故选D。
9．D
【详解】ABC．重力做功与经过的路径无关，与是否受其他力、其他力做功多少无关，只取决于始末位置的高度差，故ABC正确；
D．物体克服重力所做的功等于重力势能的减少量，物体运动中克服重力做功1J，物体重力势能的增加量是1J，故D错误。
选不正确的，故选D。
10．C
【详解】A．功是能量转化的量度，但是能量不能转化为功，故A错误；
B．必定有100J的重力势能转化为其他形式的能量，不一定是动能，故B错误；
C．重力做多少正功，重力势能减少多少，所以物体的重力势能一定减少了100J，故C正确；
D．重力势能与零势面的选择有关，重力势能的变化只取决于重力做功，与零势面的选取无关，故D错误。
故选C。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
一学科核心素养
【物理观念】树立能量观念：理解重力势能的概念,知道重力做的功与路径无关；掌握重力做功与重力势能变化的关系；
【科学思维】在探究过程中渗透科学的研究方法：控制变量法，实验过程观察法及实验结果分析法，体会用“实验法”和“理论推导”相互验证问题的方法；
【科学探究】对实例进行研究,推导出重力势能的表达式，然后通过计算归纳得出重力做功与重力势能变化的关系；
【科学态度与责任】从对生活中有关物理现象的观察，渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，激发学生探索自然规律的兴趣。
二学习重难点
1.重点：重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。
2、难点：重力做功与路径无关，重力势能的概念，重力势能的变化和重力做功的关系。
三课前预习
1．如图所示，运动员从距地面高的A处投出一篮球，正中距地高的篮筐，球运动过程中到达的最高点B距地面高。球的质量，g取。按要求在表中填入数据。
零势能面位置 篮球在A点的重力势能 篮球在B点的重力势能 从A到B过程中篮球重力做的功 从A到B过程中篮球重力势能的变化
篮筐
A点
地面
2．（1）一个大钟的秒针长20cm，针尖的线速度是__________m/s，分针与秒针从重合至第二次重合，中间经历的时间为__________s。
（2）某井深8m，井上有一支架高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，则物体的重力势能为__________J；若以井底为参考平面，则物体的重力势能为__________J。
3．光滑水平面内用一根压缩的弹簧把一个小球弹出时，弹力对小球做了的功，则弹簧的弹性势能_________（选填“增大”或“减少”）了_________。
4．如图所示，质量为m的小球，从A点下落到地面上的B点，若以桌面为参考平面， 小球在A点的重力势能为__________ ，小球在B点的重力势能为______________ 整个下落过程中小球的重力势能减少_______
5．如图所示，质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的，她在1min内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，g取10m/s2，则她克服重力做的功W=________J，做功的功率P=________W。
6．将弹簧拉长或压缩时，通过对弹簧做功，其他形式的能可以转化为弹性势能。一根弹簧从原长被拉伸，拉力做功，此时弹簧具有的弹性势能为________ J。这一弹簧从原长被压缩，弹力做功，这时弹簧具有的弹性势能为________ J。
7．在离地面80m高处无初速释放一小球，小球质量m=0.2kg，不计空气阻力，取小球释放点所在水平面为参考平面，则在第2s末小球的重力势能为 ___________ J，在第3s内重力势能的变化量为 ___________ J。（g取10m/s2）
8．如图所示，O 为弹簧的原长处，物体由 O 向 A 运动（压缩）或由 O 向 A′运动（伸长）时，弹力做_________功，弹性势能________，其他形式的能转化为弹性势能；物体由 A 向 O 运动，或者由 A′向 O 运动时，弹力做________功，弹性势能_________，弹性势能转化为其他形式的能。
9．如图一轻绳跨过悬挂的定滑轮，两端系有质量分别为和的小球A和B，且，令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，小球B下落高度h时，小球B的重力势能减少了___________，小球A的重力势能增加了___________，A、B组成的系统重力势能___________（“增加”或“减少”）___________。
参考答案：
四自我检测
1．以相同的初速率从悬崖边抛出质量相同的甲、乙两球，甲球被竖直向上抛出，乙球被水平抛出，最终两球均落在悬崖下方的水面上。不计空气阻力。用W1、W2分别表示甲、乙两球从抛出到落到水面重力所做的功，用、分别表示甲、乙两球从抛出到落到水面重力势能的变化。下列说法正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．某位同学正在做俯卧撑，某时刻该同学身体降低到基本靠近地板，他保持躯干成一条直线，用力快速撑直手臂。在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．该同学受到的重力做负功，重力势能增大
B．该同学受到的重力做负功，重力势能减小
C．该同学受到的重力做正功，重力势能减小
D．该同学受到的重力做正功，重力势能增大
3．课外活动时，王磊同学每次做引体向上大约升高0.5m，需用时1.6s，则王磊同学克服重力做功的平均功率大约为（ ）
A．50W B．350W C．150W D．250W
4．将一个物体由地面上方的A点移至低于地面的B点，选地面为重力势能的零势能面，下列说法正确的是（ ）
A．重力做功与运动过程中是否存在阻力有关
B．物体在A点的重力势能与在B点的重力势能方向相反
C．物体由A点移至B点的过程中，沿直线或曲线运动重力做功可能不同
D．物体由A点移至B点的过程中，重力做的功等于重力势能的减少量
5．某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点经C点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示。已知皮球质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程中重力做的功
B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功
C．从A到B过程中重力做功为mg（H+h）
D．从A到C过程中重力做功为mg（H-h）
6．若磁悬浮列车质量为20t，因磁场间的相互作用而浮起高度为100mm，则列车从地面上升到100mm的过程中，其重力势能增加是（ ）
A．20J B．200J C．2.0×104J D．2.0×107J
7．如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（ ）
A．重力做正功，弹簧弹力不做功
B．重力做正功，弹簧弹力做正功
C．重力不做功，弹簧弹力不做功，弹性势能不变
D．重力做正功，弹簧弹力做负功，弹性势能增加
8．某人把一质量为m的物体向上抛出，物体到达高为h的最高点后落回到抛出点。若物体在上升和下落过程中所受到的空气阻力大小均为F阻，重力加速度为g，则物体在整个过程中（ ）
A．重力做功为-mgh
B．重力做功为-2mgh
C．阻力做功为-F阻h
D．阻力做功为-2F阻h
9．有关重力势能的变化，下列说法中不正确的是（ ）
A．物体受拉力和重力作用向上运动，拉力做功是1 J，但物体重力势能的增加量有可能不是1 J
B．从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛，落到地面上时，物体重力势能的变化是相同的
C．从同一高度落下的物体到达地面，考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的
D．物体运动中重力做功是-1 J，但物体重力势能的增加量不是1 J
10．某物体在运动过程中，若物体的重力做了100J的正功，则下列说法正确的是（ ）
A．一定有100J的重力势能转化为重力做功
B．必定有100J的重力势能转化为物体的动能
C．物体的重力势能一定减少了100J
D．因未选定参考平面，故无法判知重力势能的变化
三课前预习
1．；；；；；；；；；；；
2． 700
3． 减少 500
4．
5． 4500 75
6． 1.8 0.8
7． 40 50
8． 负功 增加 正功 减小
9． 减少
四自我检测
1．A
【详解】AB．重力做功只与初末位置有关，而与路径无关；因两小球重力相同、始末位置相同，则重力做功相同，即，故A正确，B错误；
CD．根据功能关系，因重力做功相同，则两小球重力势能的变化相同，所以，故CD错误。
故选A。
2．A
【详解】该同学用力快速撑直手臂时，身体的重心上升，重力方向与位移方向相反，则受到的重力做负功，重力势能增大。
故选A。
3．C
【详解】王磊同学的质量约为50kg，一次引体向上克服重力做的功
WG=mgh=50×10×0.5J=250J
一次引体向上的时间
t=1.6s
所以王磊同学克服重力做功的平均功率
故选C。
4．D
【详解】A．重力做功只与物体初、末位置的高度差及物体的质量有关，与其他因素无关，故A错误；
B．重力势能是标量只有大小没有方向，故B错误；
C．重力做功
物体从A点到B点无论是直线运动还是曲线运动，AB两点的高度差都是相同的，因此重力做功相同，故C错误；
D．物体在AB两点的重力势能分别为
重力势能减小量为
物体从A点到B点重力做功为
因此重力做功等于重力势能的减小量，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】ABC．重力做功与物体的运动路径无关，只与物体初、末位置的高度差有关，从A到B的高度差是H，故从A到B过程中重力做功为mgH，故ABC错误；
D．从A到C的高度差是（H-h），故从A到C过程中重力做功为mg（H-h），故D正确。
故选D。
6．C
【详解】重力做负功，重力势能增加，有
故选C。
7．D
【详解】在重物由A点摆向最低点B的过程中重物的高度下降，重力对重物做正功，重物的重力势能减小；弹簧伸长，弹簧的弹力对重物做负功，弹性势能增加。
故选D。
8．D
【详解】AB．由于重力做功只与物体的初、末位置有关，与物体所经过的路径无关，所以从抛出点至回到原出发点的过程中，重力做功为零，故AB错误；
CD．阻力对物体做功与物体经过的路径有关，上升和下降过程中阻力做的功都是-F阻h，所以空气阻力做的总功为-2F阻h，故D正确，C错误。
故选D。
9．D
【详解】ABC．重力做功与经过的路径无关，与是否受其他力、其他力做功多少无关，只取决于始末位置的高度差，故ABC正确；
D．物体克服重力所做的功等于重力势能的减少量，物体运动中克服重力做功1J，物体重力势能的增加量是1J，故D错误。
选不正确的，故选D。
10．C
【详解】A．功是能量转化的量度，但是能量不能转化为功，故A错误；
B．必定有100J的重力势能转化为其他形式的能量，不一定是动能，故B错误；
C．重力做多少正功，重力势能减少多少，所以物体的重力势能一定减少了100J，故C正确；
D．重力势能与零势面的选择有关，重力势能的变化只取决于重力做功，与零势面的选取无关，故D错误。
故选C。
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