1、势能的改变学案5 【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4.了解弹性势能【学习重点】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。【知识要点】(一) 重力势能定义：物体处于一定的高度而具有的能叫做重力势能重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越高，重力势能就越大。重力势能公式：EmghE 物体的重力势能 焦（J）物体的质量 千克（kg）重力加速度(米每二次方秒)s2/物体的高度米（）kg/s2J重力势能的单位是焦耳。重力势能是标量重力势能Emgh 中h是相对于某
2、个水平面来说的,这个水平面上h=0,重力势能也为零,这个水平面叫做零势能参考平面。通常也叫零势面。参考水平面的选取是任意的，选择哪个水平面作为参考平面,可视研究问题的方便而定。（二）重力做功与重力势能的改变重力所做的功只跟物体初位置的高度和末位置的高度2有关，跟物体运动的路径无关。(三)弹性势能的改变弹簧被压缩时，要发生形变，在恢复原状时能够对木块做功，我们说弹簧具有能，这种能叫弹性势能势能也叫位能势能具有系统性：重力势能是物体和地球组成的系统共有的，弹性势能是物体的各部分所共有的。【典型例题】【例1】 一实心立方体铁块与一实心立方体木块质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论中正确的是A
3、.铁块的重力势能大于木块的重力势能B.铁块的重力势能等于木块的重力势能C.铁块的重力势能小于木块的重力势能D.上述三种情况都有可能解析：由于铁块和木块的密度不同，所以，质量相等的铁块和木块，木块的体积较大，放在同一水平地面上时，木块的重心高，因此，木块的重力势能较大.答案：C【例2】 在水平地面上平铺n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如将砖一块一块地叠放起来，至少需要做多少功？解析：对n块砖整体研究，从它们平铺在地面上到一块一块叠放起来，外力所做的功至少等于砖所增加的重力势能.即W=nmg(nh)nmg(h)=n(n1)mgh.答案：n(n1)mgh【例3】 如图所示，质量为m的小物体沿圆弧
4、面从A点无初速地滑下，圆弧的半径为R，A点与圆心等高，滑到圆弧的最低点B时，物块的速度为v.则下滑过程中，重力对物体做的功为_，物体克服阻力做的功为_.解析：对物体下滑过程进行分析可知，对物体做功的只有重力和物体受到的阻力，由于重力做功与路径无关，故重力对物体做的功为WG=mgR，对物体从A到B的过程用动能定理得mgRWf =mv20所以物体克服阻力做的功为Wf =mgRmv2.答案：mgR mgRmv2【例4】 将横截面积为S的玻璃管弯成如图所示的连通器，放在水平桌面上，左、右管处在竖直状态，先关闭阀门K，往左、右管中分别注入高度为h1和h2、密度为的液体，然后打开阀门K，直到液体静止,在上
5、述过程中，液体的重力势能减少了A.gS(h1h2)B.gS(h1h2)2C.gS(h1h2)2D.gS(h1h2)解析：从打开阀门K后，左管中的液体流向右管，直到两管液面相平，相当于把左管中高为的液体“搬”到右管中，其重心下降的高度为，所以该过程中，液体重力势能的减少量为Ep=gS=gS(h2h1)2.答案：C【达标训练】1.关于重力做功和物体的重力势能，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.物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加C.地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值D.重力做功的多少与参考平面的选取无关2.物体在运动过程中，克服重力做功为50 J，
6、则A.重力做功为50 JB.物体的重力势能一定增加50 JC.物体的动能一定减少50 JD.重力做了50 J的负功3.以40 /s的初速度竖直向上抛出一个物体，经过秒后，物体的重力势能是动能的3倍，10 /s2，则的大小为A.2秒 B.3秒C.4秒D.5秒4质量为m的物体，以一定的初速度V0，竖直向上抛出至返回抛出点的过程中，重力对物体做功_J。8质量为5千克的铜球，从离地15米高处自由下落1s后，它的重力势能是_J，重力做功_J (g=10m/s2 )5.在地面附近一个质量为5kg的物体，从零势面以上8m处下落到零势面以下2m处的过程中,重力势能的最大值是_J，重力做功是_J.(g=10ms2)2-4-46.如图2-4-4所示，质量为m的小球从高为h的斜面的A点滚下经水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达h3高度的D点时的速度为零，此过程中物体重力做的功是多少?2-4-57如图2-4-5所示，物体质量为M，与甲乙两弹簧相连接，乙弹簧下端与地面连接，甲、乙两弹簧质量不计，其劲度系数分别为K1和K2，起初甲处于自由长度，现用手将弹簧的A端缓慢上提，使乙弹簧产生的弹力大小变为原来的，则物体M增加的重力势能可能是 。【反思】收获疑问答案：1。ABD 2BD 3B 4。0 5。. 500J ，250J, 6.400,500 7.2mgh
