高中物理必修第一册人教版3.1 重力与弹力 导学案

学案20 重力势能1．势能：相互作用的物体凭借其________而具有的能量．2．重力势能：物体由于________而具有的能量．3．水力发电站是利用了__________来发电的．4．功是力与__________________________的乘积.一、重力做的功[问题情境] 请同学们根据已有的知识求解下列三种情况下重力做的功．    [要点提炼]1．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________无关，功的大小等于物重跟起点高度的乘积与物重跟终点高度的乘积这两者之差．2．重力做功的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他的力无关(如：斜面是否光滑等)．3．如果重力做负功，我们常说物体克服重力做了功． 4．对于物体沿任意曲线运动的情况，采用“________”，这种方法有时可以帮助我们解决很多问题．5．重力做功的大小WG＝mgh＝mgh1－mgh2，式中的h指物体运动的起点高度跟终点高度之差．[即学即用]1．沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是(  )A．沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多C．沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多D．不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做的功相同2．如图1所示，质量为m的小球在半径为R的半圆形轨道上来回运动，下列说法正确的是(  )图1A．若A、B等高，从A到B重力做功mg·2RB．若A、B等高，从A到B重力做功为零C．若轨道有摩擦，重力做的功最多是mgRD．若轨道有摩擦，重力做的功可以大于mgR二、重力势能[要点提炼] 1．定义：我们把物理量mgh叫做物体的重力势能，常用Ep表示，即Ep＝mgh.上式表明，物体的重力势能等于它所受重力与__________的乘积．2．重力势能Ep是标量，但有________．正值：即Ep>0，表示位于参考平面以上的物体的重力势能；零：即Ep＝0，表示位于参考平面上的物体的重力势能；负值：即EpEp2，这与功的正、负的物理意义是不同的，类似于温度＋2℃高于－5℃.3．单位：重力势能的单位在国际单位制中是焦耳(J)，1J＝1kg·m·s－2·m＝1N·m.4．重力势能是状态量．5．重力势能的相对性(1)重力势能有________性，即Ep与选取的参考平面(零势能面)________．因此，在计算重力势能时，必须首先选取参考平面．(2)重力势能的变化是________的，它与参考平面的选取________．6．重力势能是属于________的，如果没有地球，就没有重力，也就谈不上重力势能了，所以，重力势能是地球与物体所组成的这个“________”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的．[即学即用]3．楼上某房间地板高出楼外地面4m，窗台比地板高1m．一个质量为10kg的重物分别放在窗台上A处、地板上B处和楼外地面上C处．(g取9.8m/s2) (1)以楼外地面为参考平面(零势能面)，重物在A、B、C三处的重力势能分别为EpA＝________，EpB＝________，EpC＝________.(2)以该房间地板为参考平面，重物在A、B、C三处的重力势能分别为EpA＝________，EpB＝________，EpC＝________.(3)重物在A、B两处的重力势能之差EpA－EpB＝________________，A、C两处的重力势能之差EpA－EpC＝______________.(4)物体在某处的重力势能的量值，跟参考平面的选取________关．三、重力做功与重力势能变化的关系[问题情境]如图2所示，质量为m的物体自高度为h2的A处下落至高度为h1的B处，求此过程中重力做的功和重力势能的变化量，并分析它们之间的关系．图2  [要点提炼]1．关系：重力做正功，重力势能减少，重力做的功等于重力势能的减少量；重力做负功，重力势能增加，重力做的功等于重力势能的增加量，即WG＝－ΔEp.2．当物体从高处向低处运动时，重力做正功，重力势能减小，也就是WG>0，Ep1>Ep2.这时，重力势能减小的数量等于重力所做的功．3．当物体从低处向高处运动时，重力做负功，重力势能增加，也就是WG