2.2 势能的改变 学案 (3)

2.2
势能的改变
学案3
【学习目标】
1．理解重力势能的概念，能用重力势能的表达式计算重力势能，知道重力势能具有相对性、重力势能的变化具有绝对性。
2．理解重力做功与重力势能的关系，并能用这一结论解决一些简单的实际问题，知道重力做功与运动路径无关。
3．理解重力功是物体重力势能变化的量度。
4．知道弹性势能的初步概念。
【学习重点】
重力势能的的概念及重力做功跟重力势能改变的关系。
【知识要点】
（一）重力势能
定义：地球上的物体由于处于一定的高度而具有的能量，我们把这种能量叫做重力势能。
用EP表示。EP=mgh
①标矢性：标量
②单位：焦耳（J）
③相对性：Ep与参考平面（零势能面）的选择有关
④系统性：重力势能为地球与物体所共有的，重力势能具有系统性。为了叙述方便，可以说成是某一物体的重力势能。
（二）重力做功与重力势能的改变
重力做功是重力势能变化的量度
物体下落，重力做正功，重力势能减少，
物体上升，重力做负功，重力势能增加。
（三）重力做功和物体运动路径的关系
重力做功只与物体始末位置的高度差有关，与路径无关。
(四)
、弹性势能
1．定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
2．弹性势能的大小同弹性形变的大小有关。弹性形变越大，弹性势能也越大。
、势能
由相互作用的物体的相对位置决定的能量。
重力势能：由地球和物体间相对位置决定。
弹性势能：由发生形变的各部分的相对位置决定。
【典型例题】
例1
沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端，以下说法中正确的是(
)
A.沿坡度小，长度大的斜面上升克服重力做的功多
B.沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多
C.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少
D.上述几种情况重力做功同样多
解析：重力做功的特点是，重力做功与物体运动的具体路径无关，只与初末位置物体的高度差有关，不论是光滑路径或粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，只要初末位置的高度差相同，重力做功就相同。因此，不论坡度大小、长度大小及粗糙程度如何，只要高度差相同，克服重力做的功就一样多，故选D。
例2
一质量为5kg的小球从5m高处下落,
碰撞地面后弹起,
每次弹起的高度比下落高度低1m,
求:小球从下落到停在地面的过程中重力一共做了多少功
(g=9.8m/s2)
解析：小球下落高度为5m
，重力做功与路径无关。
例4
质量为100g的球从1.8m的高处落到水平面上,又弹回到1.25m的高度.在整个过程中重力对物体做的功是多少 球的重力势能改变了多少
解析:重力做功与路径无关.整个过程中重力做功WG
WG=Gh=mg(h2-h1)=0.1×9.8×(1.8-1.25)=0.54J
重力对物体做正功,球重力势能的减少量为0.54J。
【达标训练】
1．关于重力势能的说法正确的是：(
)
A
重力势能只由重物决定
B
重力势能不能有负值
C
重力势能的大小是相对的
D
物体在两位置上重力势能之差是绝对的。
2．重力做功与重力势能变化的关系正确的是(
)
A重力做功不为零，重力势能一定变化
B重力做正功，重力势能增加
C重力做正功，重力势能减少
D克服重力做功，重力势能增加
3．关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是(
)
A．当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；
B．物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；
C．地球上每一个物体的重力势能都有一个确定值；
D．重力做功的多少与参考平面的选取无关。
4．一根长L＝2
m，重力G＝200
N的均匀木杆放在水平地面上，现将它的一端从地面抬高0.5
m，另一端仍搁在地面上，则物体重力势能的变化量为(g＝10
m/s2)(
)
A．400
J
B．200
J
C．100
J
D．50
J
5．在距地面高5
m的平台上，以25
m/s的速率竖直向上抛出一质量为1
kg的石块，不计空气阻力，取g＝10
m/s2，则抛出后第3
s内重力对石块所做的功是(
)
A．-100
J
B．50
J
C．100
J
D．0
J
6.空中某点，将三个相同小球以相同的速率v水平抛出、竖直上抛、竖直下抛，则从抛出到落地，下列说法正确的是(
)
A.重力做功相同
B.重力的平均功率相同
C.竖直下抛的小球的重力平均功率最大
D.落地时重力的瞬时功率相同
7．如图所示，劲度系数为K1的轻质弹簧两端分别与质量m1、m2的物体1、2拴接，劲度系数为K2的轻质弹簧上端与物体2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态。现施力将物体1缓慢竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面。在此过程中，物体2的重力势能增加了
，物体1的重力势能增加了
。
答案：
1.CD
2.ACD
3.ABD
4．D
5．D
6.AC
7.
解析
先取弹簧K2为研究对象，从受大小为(m1g+m2g)的压力到恢复自然长度，弹力的变化量△F=(m1+m2)g。由胡克定律可知弹簧K2的伸长量。则物体2增加的重力势能
再取弹簧K1为研究对象，从受大小为m1g的压力到受大小为m2g的拉力，弹力变化量为。由胡克定律可知在此过程中弹簧K1的伸长量为，则物体1增加的重力势能
解析过程中要注意，物体2增加的重力势能取决于弹簧K2的伸长量x2，物体1增加的重力势能取决于弹簧组的伸长量x=x1+x2。
【反思】
收获
疑问