高中物理第七章机械能守恒定律4重力势能教学案新人教版必修2

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1文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑. 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

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一、重力做的功

1.重力做功的表达式：W G ＝mgh ，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：E p ＝mgh ，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：W G ＝E p1－E p2.

三、重力势能的相对性和系统性

1.相对性：E p ＝mgh 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.

[即学即用]

1.判断下列说法的正误.

(1)重力做功与物体沿直线或曲线有关.(×)

(2)物体只要运动，其重力一定做功.(×)

(3)同一物体在不同位置的重力势能分别为E p1＝3 J ，E p2＝－10 J ，则E p1

(4)物体由高处到低处，重力一定做正功，重力势能一定减少.(√)

(5)重力做功一定与路径无关，只与初、末位置的高度差有关.(√)

2. 质量为m 的物体从地面上方H 高处由静止释放，落在地面后出现一个深度为h 的坑，如图1所示，在此过程中，重力对物体做功为________，重力势能________(填“减少”或“增加”)了________.

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图1

答案 mg (H ＋h ) 减少 mg (H ＋h )

一、重力做功

[导学探究] 如图2所示，一个质量为m 的物体，从高度为h 1的位置A 分别按下列三种方式运动到高度为h 2的位置B ，在这个过程中思考并讨论以下问题：

图2

(1)根据功的公式求出甲、乙两种情况下重力做的功；

(2)求出丙中重力做的功；

(3)重力做功有什么特点？

答案 (1)甲中W G ＝mgh ＝mgh 1－mgh 2

乙中W G ′＝mgl cos θ＝mgh ＝mgh 1－mgh 2

(2)把整个路径AB 分成许多很短的间隔AA 1、A 1A 2…，由于每一段都很小，每一小段都可以近似地看做一段倾斜的直线，设每段小斜线的高度差分别为Δh 1、Δh 2…，则物体通过每段小斜线时重力做的功分别为mg Δh 1、mg Δh 2….

物体通过整个路径时重力做的功

W G ″＝mg Δh 1＋mg Δh 2＋…

＝mg (Δh 1＋Δh 2＋…)＝mgh

＝mgh 1－mgh 2

(3)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.

[知识深化]

1.重力做功大小只与重力和物体高度变化有关，与受其他力及运动状态均无关.

2.物体下降时重力做正功，物体上升时重力做负功.

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