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【学习目标】1、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算。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。【学习过程】学习任务1：重力做的功情景：1、用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。2、用大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。问题：情景1中，哪次铁球落在沙子中的深度大？情景2中，哪个铁球落在沙子中的深度大？结论：重力势能跟物体的和都有关系，且物体的越大，越大，重力势能就越大。设问：怎样定量地表示重力势能呢?问题：把一个质量为ｍ的物体竖直向上抛出，在它上升和下落的过程中，重力分别做什么功?重力势能如何变化?思考：重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?探究：重力做功的特点。推导：图7.4-1与图7.4-2中物体重力做功的表达式？思考：阅读P64课本中对图7.4-3中物体重力做功的推导是如何进行的，利用了什么思想？结论：物体运动时，重力对它做的功只跟它的和的位置有关，而跟物体运动的无关。学习任务2：重力势能 分析：根据可以确定，重力做的功等于的变化，把称作物体的重力势能。物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积。单位：焦耳（J）1J=1kg•m/s2•m=1N•m重力做的功等于初、末位置的重力势能之差交流探讨：当物体由高处运动到低处时，重力做什么功？重力势能如何变化？当物体由低处运动到高处时，重力做什么功？重力势能如何变化？小结：重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功。物体克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。学习任务3：重力势能的相对性情景：质量为m=0.5kg的小球，从桌面以上高h1=1.2m的A点下落到地面的B点，桌面高h2=0.8m问题1：在表格的空白处按要求填入数据。所选择的参考平面小球在A点的重力势能小球在B点的重力势能整个下落过程中小球重力势能的变化桌面地面问题2：如果下落时有空气阻力，表格中的数据是否应该改变？问题3：同一个物体的重力势能，为什么会有不同的答案呢?把所选高度的起点处的平面叫参考平面小结：①参考平面的选取是任意的。任意物体在参考平面的重力势能为零；在参考平面上方的物体重力势能为正值；在参考平面下方的物体重力势能为负值；②选取不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的。③通常选地面为参考平面。【课后作业】（   ）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50J，则A.重力做功为50JB.物体的重力势能一定增加50JC.物体的重力势能一定减少50JD.重力做了50J的负功（   ）3、关于重力势能的理解，下列说法正确的是A.重力势能是一个定值B.当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少C.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于0D.重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的（   ）4、离地面高度相同的两物体甲和乙，已知m甲＞m乙，则（以地面为参考平面）A.甲物体的势能大B.乙物体的势能大C.甲、乙两物体势能相等D.不能判断（   ）5、一个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，下列结论中正确的是（选地面为参考平面）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.上述三种情况都有可能（   ）6、下列说法正确的是A.重力做正功，重力势能增加B.重力做负功，重力势能增加C.物体走的路径越长，重力做功越多D.重力势能的改变量与零势能点选取有关（   ）7、用绳子吊起质量为m的物体，使它以加速度a匀加速升高h，在此过程中，物体增加的重力势能为A.mghB.mgh+mahC.m（g-a）hD.mah（   ）8、一只100g的球从1.8m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是A.重力做功为1.8JB.重力做了0.55J的负功C.物体的重力势能一定减少0.55JD.物体的重力势能一定增加1.25J9、如图所示，有一段长1.8m，质量为2.4kg的链条，放在高1.0m的水平桌面上，有吊在桌面边缘，以地面为零势能参考平面，计算链条的重力势能。（g取9.8m/s2）10、如图所示，桌面距地面0.8m，一个可看成质点的小物体质量为2kg，放在距桌面0.4m的支架上。（g取9.8m/s2） （1）以地面为零势能位置，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能减少多少？（2）以桌面为零势能位置，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能减少多少？