2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 导学案

重力势能学案【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.【自主学习】一、重力做的功探究：推导图A、B种情况下重力做的功1．物体竖直向下运动，高度从h1降为h22．物体沿倾斜直线向下运动，高度从h1降为h23．猜想C图、物体沿任意路径向下运动，高度从h1降为h2二、重力做功的特点：【当堂练习1】小孩以不同的路径从某一高度回到地面，重力对小孩做功大小有什么关系？为什么？ 二、重力势能1、定义：2、定义式：3、单位：4、公式中h指5、重力势能是标量，只有大小没有方向，重力势能的正负表示注意：重力势能具有相对性（相对于不同的参考平面重力势能的大小不同），确定了参考平面，物体重力势能才有确定值。【当堂练习2】如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为（）A.mghB.mgHC.mg(h+H)D.-mghA：16楼B：3楼三、重力做功与重力势能的改变1．实例探究 设置情景：一只花盆从16楼窗台落地，已知：m=2kg，h=50m，h1=10m，g=10m/s2根据给出数据计算填表。根据给出数据计算填表参考平面地面16楼3楼花盆在窗台上Ep1花盆落地Ep2势能的变化Ep2-Ep1重力做的功WG=mgh讨论探究：从表格中能总结出什么规律？①重力势能与零势面选取有关吗？②物体在某两点间重力势能的改变与零势面选取有关吗？（指出改变量是末状态量减去初状态量）③物体在某两点间重力势能的改变与重力做功有什么关系？与是否有除重力之外的其他力存在或参与做功有关吗？2．重力势能变化的特点：重力势能的变化具有绝对性，与零势能面的选取无关。重力势能的变化与重力做功的关系：WG=—ΔEp四、重力势能属于物体和地球所共有的系统重力势能根重力有着密切的关系，而重力是由于地球的吸引而产生的，没有地球，也就谈不上重力势能。可见，重力势能是“地球和物体” 这个系统共有的。我们平时所说的“物体”的重力势能，只是一种简化的说法。拓展：如果花盆在下落过程中受到阻力作用，表中的数据是否改变？花盆下落，这一过程中重力做正功，重力势能减少，重力做多少功，重力势能减少多少；与是否有除重力之外的其他力存在或参与做功无关。五、总结：1、重力做功的特点：2、重力势能的表达式3、重力势能的变化和重力做功的关系4、重力势能具有相对性。5、重力势能属于物体和地球所共有的系统[当堂练习]1、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，一定不会对别的物体做功B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零C.在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等D.相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能的问题 30°BA2、如图，物体A置于斜面上，物体A和B用绳子连接跨过斜面顶端的大小可忽略的定滑轮，绳子一直是绷紧的。A的重力是10N，B的重力是15N，A与斜面的滑动摩擦力是3N，求：（1）在B物体向下运动的位移s＝2m的过程中，物体A和B的重力分别做了多少功？（2）物体A和B的重力势能分别变化了多少？课后练习321A1.如图5—29所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则（）A.沿轨道1滑下重力势能变化多B.沿轨道2滑下重力势能变化多C.沿轨道3滑下重力势能变化多D.沿三条轨道滑下重力势能变化一样多2.物体1的重力势能Ep1=3J，物体2的重力势能Ep2=－3J，则（）A.Ep1=Ep2 B.Ep1＞Ep2 C.Ep1＜Ep2 D.无法判断3.将两个质量相同的物体，从同一高度开始运动，甲做自由落体运动，乙做竖直上抛运动，则从抛出到落到水平地面的过程中（）A．乙物体重力做的功比甲物体重力做的功多B．两个物体重力做的功相等C．两个物体落地时重力做功的功率相等D．两个物体重力势能的减小量相等4.下列说法中正确的是（）A.物体克服重力做功，物体的重力势能增加B.物体克服重力做功，物体的重力势能减少C.重力对物体做正功，物体的重力势能增加D.重力对物体做负功，物体的重力势能减少 5.物体在运动过程中，克服重力做功50J，则（）A.物体的重力势能一定为50J B.物体的重力势能一定增加50JC.物体的重力势能一定减少50J D.物体的重力势能可能不变6.井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根长3m的绳子系住一个重100N的物体，若以地面为参考平面，则物体的重力势能有多大？若以井底面为参考平面，则物体的重力势能又有多大？7.质量为5kg的钢球，从离地15m高处自由下落1s，（1）其重力势能变为多大？（2）重力势能变化了多少？（g取10m/s2，取地面为参考平面）8．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