1、服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 自主学习基础知识合作探究重难疑点解题技巧素养培优课时作业4重力势能服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 学习目标 1.知道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(重点)3.掌握重力做功与重力势能变化的关系(重点)4.理解重力势能的相对性(难点)5.知道重力势能是物体和地球系统所共有的服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 重力的功和重力势能 先填空1重力功的特点只跟物体运动的_和_有关，而跟物体运动的_无关2重力功的表达式WG_mgh1mgh2，其中h1、h2
2、分别表示物体_和_的高度起点终点路径mgh起点终点服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 3重力势能的特点与物体相对地球的_有关4重力势能的大小等于物体所受重力与所处_的乘积，表达式为Ep_.位置高度mgh服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 5重力势能的单位_，与功的单位相同6重力做功与重力势能变化的关系(1)表达式：WG_Ep.(2)两种情况：焦耳Ep1Ep2服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 再思考某物体从一位置运动到另一位置，重力是否一定做功？【提示】重力不一定做功判断物体运动过程中重力是否做功，主要是看运动的初、末位置是否在
3、同一高度上，若初、末位置在同一高度上，则重力不做功；若初、末位置不在同一高度上，则重力做功服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 后判断1同一物体在不同高度时，重力势能不同()2不同物体在同一高度，重力势能可以不同()3重力做功与位移有关()服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 重力势能的相对性和系统性 先填空1相对性(1)参考平面：物体的重力势能总是相对于某一_来说的，这个_叫做参考平面在参考平面上，物体的重力势能取作_.水平面水平面0 服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 (2)重力势能的相对性选择不同的参考平面，物体重力势能的数值
4、是_的对选定的参考平面，上方物体的重力势能是_值，下方物体的重力势能是_值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能_2系统性重力势能是_与_所组成的系统共有的不同正负小地球物体服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 再思考三峡大坝横跨2 309 m，坝高185 m，其1 820万千瓦的装机容量为世界第一，847亿千瓦时的年发电量居世界第二想一想三峡大坝为何修建得那么高？【提示】三峡大坝的一个重要功能是利用水能发电，之所以将其修建得很高，是为了提高大坝的上、下水位落差，以利于使更多的重力势能转化为电能服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理
5、必修2 后判断1重力势能Ep12 J，Ep23 J，则Ep1与Ep2方向相反()2同一物体的重力势能Ep12 J，Ep23 J，则Ep1Ep2.()3在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同()服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 问题1问题2问题3问题4预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 学生分组探究一 对重力势能的理解第1步探究分层设问，破解疑难如图7-4-1，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 7-4-1服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2
6、 1小朋友滑落到地面上时的重力势能一定为零吗？【提示】若选地面为参考平面，则小朋友滑落到地面上时的重力势能就一定为零；若选其他高度为参考平面，则小朋友滑落到地面上时的重力势能就不为零服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 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，重力势能减少服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第2步结论自我总结，素能培养1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7-4-2所示图7-4-2物体在A、B、C三点重力势能的正负如下表所
7、示参考平面EpAEpBEpC地面正值正值零桌面正值零负值A处平面零负值负值服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 2.重力势能的三个性质(1)重力势能的相对性由于重力势能表达式为Epmgh，高度h的相对性决定了重力势能具有相对性选取不同的水平面作为零势能面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能的大小与零势能面的选取有关服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 (2)重力势能变化的绝对性物体在这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)重力势能的系统性重力是地球对物体吸引而产生的，如果没有地球对
8、物体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所以重力势能是这个系统共同具有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 1零势能面的选择是任意的，在实际应用中，应以解决问题方便为原则选择零势能面2如果在同一个问题中涉及多个物体的重力势能，必须选取一个统一的参考平面服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第3步例证典例印证，思维深化 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，下列说法正确的是()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
9、三种情况都有可能服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】由于铁球和木球的密度不同，所以质量相等的铁球和木球比较，木球的体积较大，放在同一水平地面上时，木球的重心高，因此木球的重力势能大于铁球的重力势能，选项C正确【答案】C【思路点拨】解答该题应注意以下条件：(1)实心铁球和实心木球的质量相等(2)两球的体积不相等(3)两球的半径不相等服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 重力势能与重心由于重力势能Epmgh，所以比较重力势能的大小时，要比较重力的大小和重心的高度在重力相等的情况下，相对同一参考平面，重心高的物体重力势能一定大服/务/教/师免/费/馈
10、/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第4步巧练精选习题，落实强化1(多选)(2014烟台高一期末)下列关于重力势能的说法正确的是()A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B重力势能的大小是相对的C重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】重力势能是由物体和地球的相对位置决定的，是地球和物体组成的系统所共有的，所以A、B正确；由于重力势能的大小与零势能面的选取有关，所以重力势能等于零不等于没有对外做功的本领，所以C错误；只有选地面为零势能面时，地面上的物体重力势能才为零，否
11、则不为零，D错误【答案】AB服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 2(2015南京高一检测)下列说法中正确的是()A在水平地面以上某高度的物体重力势能一定为正值B质量大的物体重力势能一定大C不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大D离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】重力势能具有相对性，其大小或正负与参考平面的选取有关，所以在地面以上某高度的物体的重力势能不一定为正值，A项错误若选取离地面某高度处为参考平面，物体在此高度处的重力势能为零，D项正确重力势能的大小取决于物体质量和所在的高度两个因素，B、C项
12、错误【答案】D服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 学生分组探究二 重力做功与重力势能变化的关系第 1 步探究分层设问，破解疑难我国目前最高摩天轮南昌之星高度达到 160 m，假设一个 50 kg 的乘客从地面乘坐该摩天轮到达最高点，则：图 7-4-3服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 (1)乘客重力做功为多少？【提示】重力做的功为WGmgh5010160 J8104 J.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 (2)乘客的重力势能变化了多少？【提示】根据WGEp得，乘客的重力势能变化了EpWG8104 J，即乘客的重力势能增加了81
13、04 J.(3)由(1)、(2)可知，重力做功与重力势能的变化有什么关系？【提示】克服重力做多少功，重力势能就增加多少服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第2步结论自我总结，素能培养1WG与Ep关系的理解如图7-4-4所示，物体运动经过A、B两点(1)若从B点运动到A点，则WGmgh，从能量角度，重力势能的增量Epmgh即WGEp图7-4-4(2)若从A点运动到B点，则WGmgh，从能量角度，重力势能的增量Epmgh即WGEp.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 2重力做功与重力势能的区别与联系概念比较项目 重力做功重力势能物理意义重力对物体做功由物
14、体与地球的相互作用力和它们之间的相对位置决定的能表达式WGGhmghEpmgh服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 影响大小的因素重力mg和初末位置的高度差h重力mg和某一位置的高度h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会有不同值特点过程量状态量联系重力做功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WGEp1Ep2Ep服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 1重力做功是重力势能变化的原因，重力做的功与重力势能的
15、变化量为等值关系，两者均与参考面的选择无关2重力势能的变化只取决于物体的重力所做功的情况，与物体除重力外是否还受其他力作用以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第3步例证典例印证，思维深化 起重机以g4 的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？【思路点拨】已知物体运动的加速度，可由牛顿第二定律求出起重机对物体的拉力，再由功的定义即可求出各个力做的功重力势能的变化可由重力做功来求得，也可由重力势能的定义求得服/务/教/师免/费/馈
16、/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】由题意可知起重机的加速度ag4，物体上升高度h，据牛顿第二定律得mgFma，所以Fmgmamgm14g34mg，方向竖直向上所以拉力做功WFFh34mgh，重力做功WGmghcos 180mgh，即物体克服重力做功为mgh.又因为WGEp1Ep2mgh0，所以物体的重力势能增加了mgh.【答案】34mgh mgh 增加了mgh服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 判断重力做功正负的方法1根据功的定义式判断：若物体向上运动或有竖直向上的分位移，重力做负功；若物体向下运动或有竖直向下的分位移，重力做正功2根据重力势能的变化与重力做功的关
17、系判断：由关系式WGEp得，重力势能增加，重力一定做负功；重力势能减少，重力一定做正功服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 第4步巧练精选习题，落实强化3.如图7-4-5，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h.若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是()Amgh，减少mg(Hh)Bmgh，增加mg(Hh)Cmgh，增加mg(Hh)Dmgh，减少mg(Hh)图 7-4-5服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】以桌面为参考平面，落地时物体的重力势能为mgh，初状态重力势能为mgH，即重力势能的
18、变化EpmghmgHmg(Hh)，所以重力势能减少了mg(Hh)，D正确【答案】D服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 4一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则()A铁棒的重力势能增加了300 JB铁棒的重力势能增加了150 JC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，所以无法确定服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】铁棒的重心升高的高度h0.25 m，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Epmgh6000.25 J150 J，故
19、B正确【答案】B服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 绳子、链条类物体重力势能的求法求解绳子、链条类物体的重力势能的技巧(1)重力势能的基本计算式是Epmgh，对于实际物体，式中h表示物体重心相对零势能面的高度(2)求解绳子、链条类物体的重力势能时，重心位置的确定是关键：粗细均匀、质量分布均匀的长直绳子或链条，其重心在长度的一半处服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 (3)两种情况下重力势能的求解：当绳子、链条呈直线状(或水平或竖直或倾斜)形式放置时，Epmgh中的h表示长度一半位置相对零势能面的高度；当绳子、链条不以直线状(如折线状)形式放置时，应当分
20、段表示重力势能再求和服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 质量为 m 的均匀链条长为 L，开始放在光滑水平桌面上时，有14的长度悬在桌边缘，如图 7-4-6 所示，松手后，链条滑离桌面，问从开始到链条刚滑离桌面过程中重力势能变化了多少？(桌面离地面高度大于 L)图 7-4-6服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【思路点拨】解答本题时应注意以下两点：(1)开始时绳子呈折线放置，重心位置不在长度的一半处(2)选择零势能面后，要注意重力势能的正负号服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】解法一：链条从开始到刚滑离桌面过程中，相当于将
21、开始桌面上的34的链条移至末态的下端34处，故重心下降了58L，所以重力做功34mg58L1532mgL，重力势能变化Ep1532mgL.解法二：设桌面为参考面，开始时重力势能Epl14mgL8 132mgL，服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 末态时重力势能Ep2mgL2mgL2.故重力势能变化EpEp2Ep11532mgL.【答案】重力势能减少1532mgL.服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 先看名师指津1由于该题的研究对象为实际物体链条，求解它的重力做功及重力势能的变化时，重点应是确定它的位置的变化，而链条的位置要用它的重心位置来确定2由于该
22、题的研究对象链条开始时呈折线放置，整体重心位置不好确定，故采用分段法，将链条分为开始时的水平和竖直两段，分别求出两段链条重力的功或势能变化，再将所得结果求和便是服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 再演练应用(多选)如图7-4-7所示，倾角30的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中()图7-4-7服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 A软绳重力势能共减少了12mglB软绳重力势能共减少了14mglC软绳重力势能的减少等于软绳克服它的重力所做的功D软绳重力势能的减少等于物块对它做的功与软绳克服自身重力、摩擦力所做功之和服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 【解析】软绳重力势能共减少：mg 12lsin 12l 14 mgl，A错误，B正确；根据重力做功与重力势能变化的关系知道，软绳重力势能的减少等于软绳克服它的重力所做的功，C正确，D错误【答案】BC服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单配人教版物理必修2 课时作业（十五）点击图标进入
