人教版 (新课标)必修24.重力势能学案

这是一份人教版 (新课标)必修24.重力势能学案，共7页。学案主要包含了重力势能，重力势能的相对性和系统性等内容，欢迎下载使用。

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的。
重点：1.理解重力势能的概念。
2.重力做功跟物体重力势能改变的关系。
难点：重力势能的系统性和相对性。
学习过程
课前预习，自主学习
、重力做的功1.特点
只跟物体运动的_____和_____的位置有关，而跟物体运动的______无关。
2.表达式WG=____=_________,其中h1、h2分别表示物体起点和终点的高度。
二、重力势能
1.特点：与_____做功相关，随_____和_____的变化而变化。
2.表达式：______，表明物体的重力势能等于它所受_____与所
处_____的乘积。
3.单位：在国际单位制中是_____。
4.重力做功与重力势能变化的关系
(1)表达式：WG= ________ 。
(2)两种情况
①当物体从高处运动到低处时,重力做_____,重力势能_____,即WG>0,
②当物体由低处运动到高处时,重力做_____,重力势能_____,即WG<0, 重力做负功也叫做物体_____________。
三、重力势能的相对性和系统性
1.相对性：重力势能总是相对选定的_________而言的。
2.系统性：重力势能是___________所组成的系统共有的。
【判一判】
(1)物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 ( )
(2)在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零。( )[ (3)重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的。( )
(4)物体克服重力做的功等于重力势能的增加量。( )
二．课堂导学，小组合作探究
主题一：重力做的功
试分析三幅图中重力做的功，并总结重力做功的特点。
【知识点拨】
重力做功的两点提醒
(1)重力做功W=mgh，其中h为始、末位置的高度差。重力的方向是竖直向下的，因而计算功时也只能在竖直方向选取位移，即竖直高度。
(2)重力做的功有正负之分，当物体下降时，重力做正功；反之，当物体上升时，重力做负功，即物体克服重力做功。
【探究归纳】
重力做的功
1.计算式：WG＝mgh1－mgh2。
2.特点：只跟初、末位置有关，而与物体运动的路径无关。
【典例1】沿高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面向上拉物体到顶端，下列说法中正确的是( )
A.沿坡度小、长度大的斜坡上升克服重力做的功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多
C.沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多
D.以上几种情况下克服重力做的功一样多
主题二：重力势能
1.探究重力势能的相关因素实验器材：报纸(2个同学把报纸拉平)、乒乓球、小钢球。
探究实验：分组定性检验
(1)相同的高度由静止分别释放乒乓球、小钢球；
(2)不同的高度由静止释放小钢球。
根据实验现象你能得出什么结论？
2.探究重力做功与重力势能变化量的关系
如图，质量为m的物体从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，重力所做的功为多少?重力势能的变化量是多少？二者有什么关系？
【探究归纳】
重力势能
1.重力势能的相关因素：与物体的质量和高度有关。
2.重力做功与重力势能的关系
(1)重力做正功，重力势能减小；
(2)重力做负功，重力势能增加。
【典例2】(2012·广州高一检测)质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面的高度为h，如图所示。若以桌面为参考平面，则小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化量分别是( )
A.mgh,减少mg(H-h) B.mgh,增加mg(H+h) C.-mgh,增加mg(H-h) D.-mgh,减少mg(H+h)
主题三：重力势能的相对性
一个质量为2 kg的花盆，从高为50 m的16楼窗台落地，根据所给的数据计算填表。(g取10 m/s2)
2.根据上表试分析：
(1)相对于不同的参考平面，重力势能是否相同，说明重力势能具有什么性质？ (2)重力势能的正负有什么含义？
(3)重力势能的变化量是否与参考平面的选择有关？说明重力势能具有什么性质？
【探究归纳】
重力势能正负的意义
1.Ep>0，说明物体在参考平面的上方，物体在该位置处的重力势能大于物体在参考平面处的重力势能。
2.Ep<0，说明物体在参考平面的下方，物体在该位置处的重力势能小于物体在参考平面处的重力势能。
【典例3】如图所示,在三楼的房间内有一张高为1.5 m的桌子,桌子上有一个1 kg的铁球,若分别取地面、桌面、四楼楼顶为零势能面，铁球具有的重力势能分别为多少?(g=10 m/s2)
三．自主归纳整理本节学习的知识
四．分层达标训练
【基础达标】
1.下列说法中正确的是( )
A.地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值
B.从同一高度将某一物体以相同的速率抛出，落到地面上时，物体的重力势能的变化量是相同的
C.在不同高度的不同物体具有的重力势能可能相同
D.位于零势能参考平面以下的物体的重力势能一定小于在零势能参考平面以上的物体的重力势能
2.将一物体由A移至B，重力做功( )
A． 与运动过程中是否存在阻力有关
B．与物体沿直线或曲线运动有关
C．与物体做加速、减速或匀速运动有关
D．与物体发生的位移有关
3.(2012·涪陵高一检测)如图所示，质量为m的小球在半径为R的轨道上来回运动，下列说法中正确的是( )
A.若A、B等高，从A到B重力做功为mgR
B.若A、B等高，从A到B重力做功为零
C.若轨道有摩擦，重力做功最多是mgR
D.若轨道有摩擦，重力做功大于mgR
4.关于重力做功和物体重力势能的变化，下列说法中正确的是( )
A.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少
B.当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加
C.重力做功的多少与参考平面的选取无关
D.重力势能的变化量与参考平面的选取有关5．一个质量为0.5 kg的小球，从5 m高处自由下落，着地后反弹起1 m，取地面为参考平面，并取g=10 m/s2,则( )
A.初、末位置小球的重力势能分别为25 J和-5 J
B.在下落和反弹过程中重力做功分别为25 J和5 J
C.由初位置到末位置重力做功为20 J
D.重力做的功等于末位置的重力势能减初位置的重力势能
6.一实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论正确的是( )
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．木球的重力势能不会大于铁球的重力势能
7．黄果树大瀑布(如图所示)自70 m高的断崖绝壁凌空飞下直泻犀牛潭，气势排山倒海。该瀑布常年流量约为每秒20 m3，则每秒钟水的重力势能的变化量为_________。(g取10 m/s2)
【能力提升】
8.(2012·郑州高一检测)如图所示，两个质量相等的物体从同一高度沿倾角不同的斜面加速下滑，α1>α2，且第一个斜面光滑，第二个斜面粗糙。由顶端滑到底端的过程中，重力对物体做的功分别为W1和W2，重力势能的变化量分别为和，则( )
A.W1=W2B.W1C．>D．<
9.如图所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h。如果人工将砖一块一块地叠放起来，那么人至少做功( )
A．n(n－1)mghB.n(n－1)mgh
C．n(n＋1)mghD.n(n＋1)mgh
10．在离地面80 m处无初速度地释放一小球，小球质量为m=200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为参考平面。求：
(1)在第2 s末小球的重力势能。
(2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化量。
11.如图所示，两个底面积都是S的圆桶，用一根带有阀门的细管相连通，放在水平地面上。两桶内盛有密度为ρ的水，阀门关闭时两桶液面的高度分别为h1和h2，现将连接两桶的管道阀门打开，让左侧桶中的水缓慢流入右侧桶内，最后两桶液面的高度相同，求在此过程中水的重力势能的变化量。