高中物理 第4章 机械能和能源 3 势能教师用书 教科版必修.doc

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1、3.势能学习目标知识脉络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，知道重力势能具有相对性，会用重力势能的表达式进行计算．(重点、难点)3．理解重力做功与重力势能变化的关系．(重点)4．了解弹性势能，知道弹性势能、重力势能都是系统所共有的.重力势能[先填空]1．定义：物体由于位于高处而具有的能量叫做重力势能．2．重力做的功(1)特点：重力对物体做的功跟路径无关，仅由物体的质量和始、末位置的高度决定．(2)表达式：WG＝mgh1－mgh2.3．重力势能的表达式：Ep＝mgh.物体的重力势能等于物体受到的重力和它的高

2、度的乘积．4．重力势能的相对性重力势能总是相对选定的参考平面而言的．物体在参考平面上方时，重力势能为正值，在参考平面下方时，重力势能为负值．[再判断]1．物体克服重力做功，重力势能减少．(×)2．人从不同路径从山脚到达山顶时，克服重力做的功相同．(√)3．选择不同的参考平面，同一物体重力势能的数值就不相同．(√)[后思考]滑雪运动员从雪山高处高速滑下，运动员的重力做了正功还是负功？其重力势能增大了还是减小了？当冲上另一个高坡时会怎样？【提示】　运动员从高处滑下，位移向下，重力做了正功，由于高度降低，其重力势能减小；当运动员冲上

3、另一个高坡时，重力做负功，重力势能增大．[合作探讨]如图431，幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯，请思考以下问题：图431探讨1：小朋友沿不同的路径从滑梯上端滑到下端，重力做的功是否相同？【提示】　相同．重力做功与路径无关．探讨2：小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能是增加还是减少？【提示】　根据重力势能的表达式知，小朋友沿滑梯下滑时，高度变低，重力势能减少．[核心点击]1．重力做功与重力势能的关系重力做功重力势能物理意义重力对物体做功由物体与地球的相互作用产生，且由它们之间的相对位置决定的能表达式WG＝mgΔhEp＝mg

4、h影响大小的因素重力mg和初、末位置的高度差Δh重力mg和相对参考面的高度h特点只与初、末位置的高度差有关，与路径及参考平面的选择无关与参考平面的选择有关，同一位置的物体，选择不同的参考平面，其重力势能的值不同过程量状态量联系重力做功的过程是重力势能改变的过程，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力势能就改变多少，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp2.重力势能的相对性和绝对性(1)重力势能的相对性选取不同的水平面作为参考平面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能的大小与参考平面的选取有关．(2

5、)重力势能变化的绝对性物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关．3．重力势能的正负重力势能是标量，其数值可正可负可为零，表示的是相对大小，如图432所示．图432物体在A、B、C三点重力势能的正负如表中所示．参考平面EpAEpBEpC地面正值正值零桌面正值零负值A处平面零负值负值1．(多选)如图433所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径：①有摩擦作用；②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它．比较这三种情况下重力做的功W1、W2、W3，重力势

6、能的变化量ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3的关系，以下正确的是(　　)图433A．W1＞W2＞W3　　　B．W1＝W2＝W3C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3D．ΔEp1＜ΔEp2＜ΔEp3【解析】　重力做功与路径无关，取决于物体初、末位置，且与物体受不受其他力无关．重力势能的变化量只取决于重力做的功，因此，三种情况下重力做功相同，重力势能的变化量也相同．【答案】　BC2．如图434所示，一小球贴着光滑曲面自由滑下，依次经过A、B、C三点．以下表述错误的是(　　)图434A．若以地面为参考平面，小球在B点的重力势能比C点大B．若以A

7、点所在的水平面为参考平面，小球在B点的重力势能比C点小C．若以B点所在的水平面为参考平面，小球在C点的重力势能小于零D．无论以何处水平面为参考平面，小球在B点的重力势能均比C点大【解析】　根据重力势能的概念，易判选项B错误，A、C、D正确．【答案】　B3．一根粗细均匀的长直铁棒重600N，平放在水平地面上．现将一端从地面抬高0.50m，而另一端仍在地面上，则(　　)【导学号：】A．铁棒的重力势能增加了300JB．铁棒的重力势能增加了150JC．铁棒的重力势能增加量为0D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定【解

8、析】　铁棒的重心升高的高度h＝0.25m，铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功，与参考平面选取无关，即ΔEp＝mgh＝600×0.25J＝150J，故B正确．【答案】　B重力势能的三种求解方法(1)根据重力势能的定义求解：选取零势能参考平面，由Ep＝mgh可求质量为m的物体在