2018-2019学年高中物理 第七章 机械能守恒定律 4 重力势能学案 新人教版必修2.doc

4重力势能学习目标1.认识重力做功与物体运动路径无关的特点.2.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行有关计算.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所组成的系统所共有的.一、重力做的功1.重力做功的表达式：WGmgh，h指初位置与末位置的高度差.2.重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关.二、重力势能1.重力势能(1)定义：物体由于被举高而具有的能.(2)公式：Epmgh，式中h是物体重心到参考平面的高度.(3)单位：焦耳；符号：J.2.重力做功与重力势能之间的关系：WGEp1Ep2.三、重力势能的相对性和系统性1.相对性：Epmgh中的h是物体重心相对参考平面的高度.参考平面选择不同，则物体的高度h不同，重力势能的大小也就不同.2.系统性：重力是地球与物体相互吸引产生的，所以重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化说法.1.判断下列说法的正误.(1)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程.()(2)重力势能Ep12J，Ep23J，则Ep1与Ep2方向相反.()(3)同一物体在不同位置的重力势能分别为Ep13J，Ep210J，则Ep10，所以小球的重力势能减少，且减少了90J.【考点】重力做功与重力势能变化的关系【题点】定量计算重力做功与重力势能变化的关系考点一重力做功的特点1.如图1所示，甲、乙两名学生的质量都是m，且身高相同，当他们从地面分别以图示的路径登上高h的阶梯顶端A时，他们的重力做功情况是()图1A.甲的重力做的功多B.乙的重力做的功多C.甲、乙的重力做的功一样多D.无法判断答案C解析重力做功只与物体的初、末位置有关，与运动路径无关，所以甲、乙重力做功一样多，C正确.【考点】重力做功的特点【题点】不同物体重力做功的比较2.某游客领着孩子游泰山时，不小心将手中的皮球滑落，球从山上的位置A滚到了山脚下的位置B，高度标记如图2所示，则下列说法正确的是()图2A.从A到B的曲线长度不知道，无法求出此过程重力做的功B.从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功C.从A到B重力做功mg(Hh)D.从A到B重力做功mgH答案D解析重力做功与路径无关，根据两点间的高度差即可求得重力做的功.因A、B两点间的高度差为H，则重力做功WmgH，D正确.【考点】重力做功的特点【题点】同一物体重力做功的比较3.(多选)在高处的某一点将两个质量相等的小球以相同速率v0分别竖直上抛和竖直下抛，下列结论正确的是(不计空气阻力)()A.从抛出到刚着地，重力对两球所做的功相等B.从抛出到刚着地，重力对两球做的功都是正功C.从抛出到刚着地，重力对两球做功的平均功率相等D.两球刚着地时，重力的瞬时功率相等答案ABD解析重力做功只取决于初、末位置的高度差，与路径和运动状态无关.由Wmgh得出重力做功的大小只由重力和高度的变化决定，故A、B项正确；由于竖直上抛比竖直下抛的运动时间长，由P，知P上P下，故C项错误；由运动学公式得出着地时速度相同，重力的瞬时功率Pmgv相同，故D项正确.【考点】重力做功的特点【题点】不同物体重力做功的比较考点二对重力势能的理解4.下列关于重力势能的几种理解，正确的是()A.重力势能等于零的物体，一定不能对别的物体做功B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零C.选取地面为参考平面，从不同高度将某一物体抛出，落地时物体的重力势能不相等D.选取不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响有关重力势能问题的研究答案D【考点】对重力势能的理解【题点】重力势能的性质5.(多选)如图3所示，一小球贴着光滑曲面自由滑下，依次经过A、B、C三点.以下表述正确的是()图3A.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点的重力势能大于零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点大答案AD【考点】重力势能的变化【题点】定性判断重力势能的变化6.一物体以初速度v竖直向上抛出，做竖直上抛运动，则物体的重力势能Ep路程s图象应是四个图中的()答案A解析以抛出点为零势能点，则上升阶段路程为s时，克服重力做功mgs，重力势能Epmgs，即重力势能与路程s成正比；下降阶段，物体距抛出点的高度h2h0s，其中h0为上升的最高点，故重力势能Epmgh2mgh0mgs，故下降阶段，随着路程s的增大，重力势能线性减小，选项A正确.【考点】重力势能的变化【题点】定性判断重力势能的变化考点三重力做功与重力势能的变化7.(多选)物体在运动过程中，克服重力做功100J，则以下说法正确的是()A.物体的高度一定降低了B.物体的高度一定升高了C.物体的重力势能一定是100JD.物体的重力势能一定增加100J答案BD解析克服重力做功，即重力做负功，重力势能增加，高度升高，克服重力做多少功，重力势能就增加多少，但重力势能是相对的，增加100J的重力势能，并不代表现在的重力势能就是100J，故B、D正确，A、C错误.【考点】重力做功与重力势能变化的关系【题点】定量计算重力做功与重力势能变化的关系8.一根长为2m、重为200N的均匀木杆放在水平地面上，现将它的一端缓慢地从地面抬高0.5m，另一端仍放在地面上，则所需做的功为()A.50JB.100JC.200JD.400J答案A解析由几何关系可知，杆的重心向上运动了hm0.25m，故克服重力做功WGmgh2000.25J50J，外力做的功等于克服重力做的功，即外力做功50J，选项A正确.【考点】重力做功与重力势能变化的关系【题点】定量计算重力做功与重力势能变化的关系9.如图4所示，一质量为m、边长为a的正方体物块与地面间的动摩擦因数为0.1.为使它水平移动距离a，可以用将它翻倒或向前缓慢平推两种方法，则下列说法中正确的是()图4A.将它翻倒比平推前进做功少B.将它翻倒比平推前进做功多C.两种情况做功一样多D.两种情况做功多少无法比较答案B解析使物块水平移动距离a，若将它翻倒一次，需要克服重力做功，使其重心位置由离地h1增加到h2a，所以至少需要做功W1mg(h2h1)mg(1)a；而缓慢平推需要做功W2mga0.1mgaW1.故选B.【考点】重力做功与重力势能变化的关系【题点】定量计算重力做功与重力势能变化的关系10.如图5所示，物体A的质量为m，A的上端连接一个轻弹簧，弹簧原长为L0，劲度系数为k，整个系统置于水平地面上，现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，B点上移距离为L，此时物体A也已经离开地面，则下列说法中正确的是()图5A.提弹簧的力对系统做功为mgLB.物体A的重力势能增加mgLC.物体A的重力势能增加mg(LL0)D.物体A的重力势能增加mg答案D解析将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，由于开始时有支持力，故拉力先小于mg，物体离地后等于mg，拉力的位移为L，故提弹簧的力对系统做功小于mgL，故A错误；B点上移距离为L，弹簧伸长量为L，故A上升的高度为LL，所以物体A的重力势能增加mg，故B、C错误，D正确.【考点】重力势能的变化【题点】弹簧连接物体重力势能变化的计算11.如图6，一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂.用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l.重力加速度大小为g.在此过程中，外力做的功为()图6A.mglB.mglC.mglD.mgl答案A解析由题意可知，PM段细绳的机械能不变，MQ段细绳的重心升高了，则重力势能增加Epmgmgl，由功能关系可知，在此过程中，外力做的功为Wmgl，故选项A正确，B、C、D错误.【考点】重力做功与重力势能变化的关系【题点】绳、液柱类物体重力做功和重力势能的相关计算