高中物理 第七章 机械能守恒定律 重力势能学案 新人教版必修2

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1、第七章机械能守恒定律§4重力势能【学习目标】1、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算；2、理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关；3、知道重力势能的相对性和系统性。【学习过程】耸立在峭壁上的石头掉下来能把树木压断，高处的水流下来可以推动水轮机发电，打桩机重锤掉下来，可以把桩柱压入地下……这些现象之间有什么联系？一、重力的功甲AABB乙h1h2hABhh2h1丙A1A2A3△h1△h2△h3阅读课本59页“重力的功”，根据功的计算公式分别计算甲、乙、丙三种情况中小球由A到B过程中重力所做的功。过程甲、乙结果为：WG=mgh=mgh1-mgh2分析过

2、程丙的方法是：把整个路径分成许多很短的间隔；由于每一段很小很小，都可以近似看作一段倾斜直线；分别求出物体通过每一小段倾斜直线时重力所做的功；物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和。结果为：WG=mgh=mgh1-mgh2重力做功的特点：对于确定的物体，其重力大小、方向不变，当沿着不同路径向下或向上运动时，根据功的计算公式可知：l物体运动时，重力对它所做的功只与初、末位置的高度差有关，与路径无关。l重力做功的大小等于重力与初、末位置的高度差的乘积。如图所示，质量相同的物体A、B沿不同的路径下滑，在下滑相同高度的过程中，不论摩擦力是否相同，也不论运动时

3、间是否相同，重力做功都相同。思考与练习：一个人从深4m的水井中匀速提取50N的水桶至地面，在水平道路上行走了12m，再匀速走下6m深的地下室，则此过程中重力做功为多少？人用来提水桶的力所做的功为多少？二、重力势能1、定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能，用符号Ep表示，物体的质量越大，离地越高，重力势能就越大。2、定义式：EP=mgh，即物体的重力势能Ep等于物体的重量mg和它的高度h的乘积。3、单位：在国际单位制中是焦耳(J)。4、重力势能是状态量。5、重力势能是标量，即只有大小，没有方向。6、重力势能的相对性要确定重力势能的大小，首先必须确定一个参考平面(高度为零，

4、重力势能为零的一个水平面)。相对于不同的参考平面，在确定位置上的物体的重力势能有不同的值，这就是重力势能的相对性。公式中的h是物体的重心到参考平面的高度。例如：水平桌面离水平地面的高度为H，一小球在水平桌面上方h高处，选水平桌面为参考平面时，小球的重力势能为mgh；若选地面为参考平面，小球的重力势能就是mg(H+h)。选择哪个平面做参考平面，原则上是任意的，而不是硬性规定的，因此重力势能虽是标量但却有正负之分。比如：物体在参考平面以上h高处，其重力势能为EP=mgh；当该物体在参考平面以下h低处，其重力势能就是-mgh，重力势能的正负表示比零势能大，还是比零势能小。它可表示大

5、小，比如对同一个参考平面，重力势能有一2J和一3J两个值，比较其大小有一2J>一3J。7．重力势能是属于系统的如果没有地球，就没有重力，也就谈不上重力势能了，所以重力势能是属于物体与地球所组成的系统所有的。(重力势能的这个特点与动能不同，动能是运动物体单独具有的)通常我们说物体具有多少重力势能，只是一种简略的习惯说法(严格地说应是，某物体与地球这一系统具有多少重力势能)。思考与练习*如图所示，桌面距地面0．8m，一物体质量为2kg，放在距桌面0．4m的支架上。(1)以地面为零势能位置，计算物体具有的势能，并计算物体由支架下落到桌面过程中，势能减少多少?(2)以桌面为零势能位置

6、，计算物体具有的势能，并计算物体由支架下落到桌面过程中势能减少多少?*一实心铁球和一实心木球质量相等，将它们放在同一水平面上，下列结论中正确的是：A、铁球的重力势能大于木球的重力势能。B、铁球的重力势能等于木球的重力势能。C、铁球的重力势能小于木球的重力势能。D、上述三种情况都有可能。三、重力势能的变化与重力做功的关系物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少；物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加。所以，重力势能的改变与重力做功有关。重力做功，重力势能一定改变，重力势能的改变只由重力做功引起。如图所示，质量为m的物体自高度为h1的A点落至高度为h2的B点，重力做功h1h

7、2ΔhAB以地面为零势能面，物体的重力势能由mgh1变为mgh2，重力势能的变化量可见，总结：（1）物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量等于重力所做的功；（2）物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。（3）重力势能变化只与重力做功有关，与其他力做功无关。（4）重力势能的大小与零势能面的选取有关，但重力势能的变化量的大小与零势能面的选取无关。【课堂练习】1、关于重力势能，以下说法中正确的是：（）A、重力势能只是由重物自身所决定的。B、重