2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 导学案

7.4重力势能【智慧课堂】环节一：自主探究《一》、重力做功与重力势能的变化1．重力做功的特点物体运动时，重力对它做的功，只跟物体的和的位置有关，而跟物体运动的无关．重力做功W＝mgh1－mgh2＝mg(h1－h2)，其中(h1－h2)为物体始末位置的高度差，说明重力做功只由起点和终点位置的高度差决定．重力做功与物体受到几个力的作用以及物体做什么样的运动等因素（）(填有关或无关)．2．重力做功与重力势能变化的关系(1)如图7－4－3所示，质量为m的物体，由A点下落到B点，在这个过程中，重力做功WG＝()－()＝mgΔh.图7－4－3(2)若物体由B点上升到A点，则在这个过程中重力对物体做功，即物体克服重力做功。(3)重力做功的正负决定了物体重力势能还是。(4)重力势能的改变只与做功相联系，与其他力做功无关。《二》重力势能的理解1．公式：Ep＝mgh，即物体的重力势能等于它所受的重力与其所处高度的乘积。2．特点(1)、重力势能是物体和所组成的物体“系统”共同具有的能量，即重力势能具有系统性．(2)、重力势能具有相对性．Ep＝mgh与参考平面的选择有关，h是物体重心到的高度．重力势能是标量，只有大小没有方向，但有，当物体在参考平面之上时，Ep取值；当物体在参考平面之下时，Ep取值。物体重力势能正、负的物理意义是表示其 比零势能大还是比零势能小，与功的正、负的物理意义不同。(3)、重力势能的变化是绝对的．物体从一个位置到另一个位置的过程中，重力势能的变化与参考平面的选择，它的变化是绝对的。3．重力势能的参考平面的选取是任意的．视处理问题方便而定，一般可选择或物体运动时所达到的最低点为零势能参考点．4．关于绳子、链条类柔软物体的重力势能(1)、Ep＝mgh，h表示物体重心相对零势面的高度．(2)、重心的位置与物体的形状、质量分布是否均匀有关．(3)、粗细均匀，质量分布均匀的绳子或链条其重心在处，当以直线状(或水平或竖直或倾斜)形式放置时，Ep＝mgh，其中h表示长度一半位置相对零势面的高度，当不以直线状(如折线状)形式放置时，应当分段表示重力势能再求和.环节二、拓展应用1.平常我们总是说物体的重力势能，为什么说重力势能是物体和地球所组成的物体“系统”共有的呢？重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力．也就是说，倘若没有地球，就谈不上重力．所以，严格来说，重力势能是地球与物体所组成的物体“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的．2．重力势能为零的物体，不可能对别的物体做功，这种认识对吗？重力势能是过程量还是状态量？3．如何理解重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性？例1在高处的某一点将两个重力相同的小球以相同速率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，重力分别对两球做的功都是正功C．从抛出到刚着地，重力对两球的平均功率相等D．两球刚着地时，重力的瞬时功率相等 环节三、实践创新例2如图所示，桌面距地面的高度为0.8m，一物体质量为2kg，放在距桌面0.4m的支架上，则(g取10m/s2)(1)以桌面为零势能参考面，计算物体具有的重力势能，并计算撤去桌面及支架后物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？(2)以地面为零势能参考面，计算物体具有的重力势能，并计算撤去桌面及支架后物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？(3)比较以上计算结果，说明什么问题？例3起重机以的加速度，将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升h高度，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？(空气阻力不计)环节四、有效评价