第二篇第五章D重力势能 学案

重力势能
【学习目标】
1．认识重力做功与路径无关的特点。
2．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。
3．理解重力做功与重力势能的变化的关系。
4．知道重力势能具有相对性。
5．知道重力势能是物体和地球系统所共有。
【学习重难点】
1．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。
2．理解重力做功与重力势能的变化的关系。
【学习过程】
一、自主学习
1．重力做功的特点：重力做功与_________________无关，只取决于__________________
2．重力势能
（1）重力势能是指____________________，表达式____________。
（2）重力势能的相对性：重力势能与__________________的选取有关。但重力势能的改变与此_______。
（3）重力势能的系统性：属于_______________和________________组成的系统。
（4）重力势能的改变与重力做功的关系：表达式_____________。重力做正功时，重力势能____________；重力做负功，重力势能__________。
二、新知探究
（一）重力做功的特点
1．分析比较课本图中各种不同情况下重力所做的功与物体下落高度的关系。
2．由上述分析我们能得到什么结论？用表达式的形式如何描述？
（二）重力势能
1．重力势能是依据什么引进来的？与哪些因素有关？
2．什么是重力势能？公式是什么？
3．重力做功与重力势能之间有何关系？
（三）重力势能的相对性与系统性
1．为什么说重力势能具有相对性？
2．什么是参考平面？参考平面的选取是唯一的吗？
3．选择不同的参考面，对哪些物理量有影响？有何影响？对哪些物理量没有影响？
4．为何说势能是系统所共有的？
三、例题精析
1．例题：质量为3kg的物体放在高4m的平台上，取平台为零势能面，求：
（1）物体相对于平台表面的重力势能是多少？
（2）物体相对于地面的重力势能是多少？
（3）物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？重力做的功是多少？
（4）若取地面为零势能面，物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？重力做的功是多少？（g取10m/s2）
2．训练：水平地面上有一张高1m的桌子，现以桌面为零势能参考面，从桌面以上2m处，让一质量为2kg的物体自由下落，一直落到地面，求：
（1）物体到达地面过程中重力势能的变化。
（2）若以地面为零势能面，物体在上述过程中重力势能的变化。（g取10m/s2）
【达标检测】
一、基础提升
1．关于重力势能，下列说法正确的是（ ）
A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定
B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
C．一个物体的重力势能从-5J变化到-3J，重力势能变小
D．离地面有一定高度的物体，其重力势能可能为零
2．当重力做正功时，以下判断正确的是（ ）
A．重力势能一定增大
B．重力势能一定减小
C．物体一定是竖直下降
D．物体一定是竖直上升
3．以初速度v0竖直上抛一质量为m的物体，若不计空气阻力，且取抛出点为零势能面，则物体可达到的最大重力势能是（ ）
A． B． C． D．
4．运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．阻力对系统始终做负功
B．系统受到的合外力始终向下
C．重力做功是系统的重力势能增加
D．任意相等的时间内重力做的功相等
5．一空心铁球和空心木球质量相等，球壁厚度相同，当它们放在同一水平面上时（ ）
A．铁球重力势能大于木球重力势能
B．铁球重力势能等于木球重力势能
C．铁球重力势能小于木球重力势能
D．上述情况都有可能
6．如图7-13所示，质量为m=10kg的物体在竖直向上并通过动滑轮的轻质光滑细绳的拉力F的作用下匀速提升4m，F对物体做的功为_________J，物体增加的重力势能为__________J。（g取10m/s2）

7．如图7-14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，最终两端液面相平，在这一过程中，液体的重力势能变化了多少？
（1）重力势能是标量，但有正负，其正负表示物体在参考平面的上方还是下方。
（2）重力势能的变化具有绝对性，即与参考面的选择无关，只与重力做功的多少有关。
二、综合实践与创新
8．有一挂在墙上的长画，上下长为1．8m，下端画轴重1N，画重0.8N（画面质量均匀），现将长画向上卷起来，长画重力势能增加了__________J，人克服重力做功为__________J。
9．如图7-15所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面画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，使弹簧上端缓慢提高度h，此时物体已经离开地面，求物体重力势能的增加量。

参考答案
一、自主学习
1．重力做功的特点：路径 物体所在的始末未知的高度差
2．重力势能
（1）物体所受重力与物体所处高度的乘积 mgh
（2）零势能面 无关
（3）物体 地球
（4）WG=Ep1-Ep2=-ΔEp 减少 增加
二、新知探究
略
三、例题精析
1．例题
解析：（1）0 （2）120J （3）减小 120J 120J （4）减小 120J 120J
2．略
【达标检测】
一、基础提升
1．D 2．B 3．A 4．A 5．C 6．400 400 7．减少了
二、综合实践与创新
8．2.52 2.52 9．