重力势能导学案高一物理必修二人教版
7、4 重力势能导学案
【学习目标】
1、认识重力做功与路径无关的特点；知道重力势能的符号、表达式及其单位；
2、知道重力势能的相对性，能根据参考平面计算物体的重力势能，知道重力势能的变化与参考平面无关；
3、掌握重力做功与重力势能变化的关系；
【自主学习】
一、重力的功根据功的有关知识，写出在甲、乙、丙三种情况下，物体从A运动到C点的过程中，重力做的功。图甲是物体由A做自由落体到B，再水平运动到C；[来@源:中*&国%教育#出版网] 图乙是物体沿斜面由A滑到C；图丙是物体沿曲面由A滑到C。
[来源^@:~中国教育出版*网&][来源*:%z#zstep、^co&m]重力做功的大小可以写成：
。从以上三个过程的做功情况可以得到重力做功的特点：
。
二、重力势能 mgh这个物理量具有特殊的物理意义，一方面与重力做功有关（相互作用），又随高度的变化而变化（凭借其相对位置），具有了势能的特征。物理学中，把物理量叫做物体
的重力势能，用表示。即与其它形式的能量一样，重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位制中是焦耳，符号J。
1 J=1 kgms-2m=1 Nm有了重力势能的表达式，重力做功与重力势能的关系可以写成：
其中EP1=mgh1表示物体有位置的重力势能，EP2=mgh2表示物体在位置的重力势能。初状态与末状态的差可称为减少量，上述关系可表述这重力做的功等于物体重力势能的减少量。（末状态与初状态的差可称为变化量，上式可变为）当物体从高处运动到低处时，重力做功，重力势能，即，，重力势能减少的量等于重力所做的功。
[来^源#:中教&~网%]当物体从低处运动到高处时，重力做功（物体克服重力做功），重力势能，即，，重力势能增加的量等于物体克服重力做的功。
三、重力势能的相对性
1、重力势能的 Ep=mgh中的h指的是物体的重心到零势参考平面的距离。零势参考平面是研究重力势能时，选取的一个参考平面，在参考平面内物体的重力势能为零。
2、研究重力势能，必须首先选取。通常以为参考平面，但在实际问题中参考平面可以任意选取。
3、重力势能有正负，位于参考平面以上的物体具有的重力势能为值，位于参考平面以下的物体具有的重力势能为值。重
力势能Ep的正负代表其相对参考平面的位置，如果以物体的重心所在的水平面为参考面，该物体的重力势能就为零。
4、在研究物体的重力势能时，选取不同的零势参考平面，显然得到的重力势能是不同的，这一结论称为重力势能的相对性。但重力势能的变化与参考平面的选取，即重力势能的变化是绝对的。
四、重力势能的系统性[来源^:中~#&教*网]重力势能与重力做功密切相关，而重力是地球和物体之间的相互作用力，离开了地球，就没有力，也就没有能的存在，可见重力势能是地球和物体组成的“系统”共有的，而不是地球上的物体单独具有的，这一结论称为重力势能的性。通常我们在叙述重力势能时，说成某物体的重力势能，这只是一种简明的说法。
【探究一】
重力势能的理解[例1] 关于重力势能，以下说法中正确的是( )
A、某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的[来源#:&zzstep^%@ZZZ]
B、重力势能为零的物体，不可能对别的物体做功[来源^:&*@中教网%]
C、重力势能与重力势能的变化都与零势参考平面的选取有关
D、只要重力做功，重力势能一定变化
【探究二】
重力做功与重力势能的变化[例2] 如图所示，在竖直平面内有一个半径为R的1/4图弧形轨道，一个质量为m的小物块从轨
道最高点A由静止滑下，到达最低点B时恰好又静止。问(1)物块在下滑过程中受到哪些力的作用?(2)对物块做功的力各是什么力?其中，重力做功为多少?(3)物块由A到B，其重力势能变化了多少?如何变化?[中国*教育出%版~网&#
【课后巩固】
1、下列关于重力势能的几种理解，正确的是 ( )[来源@#:^
中教&网%]
A、重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功[来源:学科网]
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，但并不影响两点之间重力势能的变化量[来~源^:中国%教育]
2、选择不同的水平面作为参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能的改变量（）
A、都具有不同的数值
B、都具有相同的数值[来源:学科网ZXXK]
C、前者具有相同数值，后者具有不同数值
D、前者具有不同数值，后者具有相同数值
3、一物体沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点，则下列说法中正确的是（）
A、沿AB面重力做功多
B、沿两个面重力做的功相同
C、沿AB面重力势能减少多
D、沿两个面减少的重力势能相同
4、当重力做正功时，以下判断正确的是（）
A、重力势能一定增大
B、重力势能一定减小
C、物体一定是竖直下降
D、物体一定是竖直上升
5、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，则小球落到地面时的重力势能和整个下落过程中的重力势能的变化为 ( )
A、mgh；减少mg(H-h)
B、mgh；增加mg(H+h)
C、-mgh；增加mg(H-h)
D、-mgh；减少mg(H+h)