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2020_2021学年高中物理第七章机械能守恒定律4重力势能课件新人教版必修220210224214

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2024-2025学年高中物理第七章机械能守恒定律3功率(4)教案新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第七章机械能守恒定律3功率(4)教案新人教版必修2
接下来，我们来探讨瞬时功率和平均功率的区别。瞬时功率是指物体在某一瞬间的功率，它可以表示物体在该瞬间的做功快慢。平均功率是指物体在一段时间内的平均功率，它可以表示物体在这段时间内的平均做功快慢。
同学们，请你们思考一下，如何计算一个物体在斜面上滑动的平均功率呢？我们可以根据物体的重力势能和动能的转换关系，结合机械能守恒定律来求解。
核心素养目标
1.理解并掌握功率的概念，能够运用功率公式进行相关计算。
2.掌握机械能守恒定律，并能够运用该定律分析实际物理问题。
3.培养学生的实验操作能力，通过实验观察和数据分析，加深对功率概念的理解。
4.培养学生的科学思维能力，能够运用物理学原理分析和解决实际问题。
5.培养学生的团队合作能力，通过小组讨论和合作完成实验任务。
-利用动画或模拟实验，展示瞬时功率和平均功率的区别。
-分步骤讲解机械能守恒定律的应用，从简单情况入手，逐渐过渡到复杂情境。
-引导学生参与实验操作，亲自动手测量数据，培养实验技能。
-提供问题解决策略，如使用控制变量法，帮助学生解决实验中的计算问题。
-组织小组讨论，让学生过合作交流，共同突破难点。
教学资源准备
首先，我在课堂提问环节发现，虽然大部分学生能够理解功率的概念和计算公式，但当涉及到一些具体问题时，他们往往不知道如何应用所学知识。这让我意识到，我需要更加注重培养学生将理论知识应用到实际问题中的能力。因此，我计划在未来的教学中，更多地引入实际案例和问题，引导学生运用所学知识进行分析和解决。
其次，在实验环节，我发现有些学生在操作过程中存在一些问题，比如对实验仪器的使用不熟悉，对实验数据的处理不够准确等。这让我意识到，我需要在实验前加强对学生的实验操作培训，并提醒他们在实验过程中注意数据的精确记录。

高中物理 第七章 机械能守恒定律 第4节 重力势能课件 新人教版必修2.ppt

高中物理 第七章 机械能守恒定律 第4节 重力势能课件 新人教版必修2.ppt
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[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点： (1)重力势能的最大值对应重心的最高点，重力势 能的最小值对应重心的最低点。 (2)确定各位置相对于水面的高度，注意重力势能 的正负。
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[解析] 以水面为参考平面 她在完成一次跳水的过程中，离参考平面的最大距离 h1＝10 m＋2 m＝12 m 故重力势能的最大值 Ep1＝mgh1＝45×10×12 J＝5.4×103 J， 重力势能的最小值在参考平面之下2.5 m处， 故h2＝－2.5 m， 所以重力势能的最小值 Ep2＝45×10×(－2.5) J＝－1.125×103 J [答案] 5.4×103 J －1.125×103 J
新知预习·巧设计
第第
七
4
章节
名师课堂 ·一点通
要点一 要点二
创新演练 ·大冲关
随堂检测归纳小结 课下作业综合提升
1
2
3
1．知道重力做功与路径无关。 2．理解重力势能的定义及表达式，会用
表达式进行计算。 3．理解重力势能的变化和重力做功的关系。 4．知道重力势能的相对性。
4
5
[读教材·填要点]
19
{HJ (1)计算重力势能时，要先确定参考平面。 (2)明确物体重心的位置，找出重心相对参考平面的高度。 (3)当物体位于参考平面之下时，h为负值，则重力势能为
负值，书写时要带负号。
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1．重力做功与重力势能的比较
概念 比较项目
重力做功
重力势能
由于物体与地球的相互
物理意义
重力对物体做功 作用，且由它们之间的
8
[试身手·夯基础] 1．沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面，
向上拉同一物体到顶端，下列说法中正确的是 ( ) A．沿长度大的斜面上升克服重力做的功多 B．沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少 D．上述几种情况克服重力做的功同样多

[人教版]教材高中物理《机械能守恒定律》PPT(完整版)

[人教版]教材高中物理《机械能守恒定律》PPT(完整版)

【名校课堂】获奖PPT-［人教版］教 材高中 物理《 机械能 守恒定 律》PPT （完整 版）推 荐（最 新版本 ）推荐
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第 5 节 实验：验证机械能守恒定律
一、实验目的 1．研究物体运动过程中动能与重力势能的变化，验证机
械能守恒定律。 2．练习使用打点计时器或气垫导轨等器材。
二、实验方案与原理 1．实验备选方案 (1)利用自由下落的物体：物体只受到重力作用，满足机械能
守恒的条件，可验证其机械能是否守恒。 (2)利用沿光滑斜面下滑的物体：物体受到重力和斜面的支持
七、注意事项 1．应尽可能控制实验，满足机械能守恒的条件，这就要
求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有： (1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖
直，以减小摩擦阻力。 (2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影
响相对减小，增大密度可以减小体积，使空气阻力减小。 2．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直。
力作用，但支持力与物体位移方向垂直(如图所示)，支持力对物体 不做功，满足机械能守恒的条件，可验证物体的机械能是否守恒。
(3)利用细线悬挂的摆动的小球：细线的拉力与小球的运动方 向垂直，对小球不做功。如果忽略空气阻力，这个过程中只有重 力做功，满足机械能守恒的条件，可验证小球的机械能是否守恒。
2．实验原理(以自由下落的物体为例) 让物体自由下落，忽略阻力情况下验证物体的机械能守恒， 有两种方案验证物体的机械能守恒： (1)以物体下落的起始点 O 为基准，测出物体下落高度 h 时的 速度大小 v，若12mv2＝mgh 成立，则可验证物体的机械能守恒。 (2)测出物体下落高度 h 过程的初、末时刻的速度 v1、v2，若 关系式12mv22－12mv12＝mgh 成立，则物体的机械能守恒。

学年高中物理必修2教学课件：第七章机械能守恒定律 第4节 重力势能(共21张PPT)

学年高中物理必修2教学课件：第七章机械能守恒定律 第4节 重力势能(共21张PPT)
四、重力势能是系统所共有的
1、重力是物体与地球之间的作用力 2、重力势能是物体与地球组成的系统所共有的
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学习目标 1、知道重力做功与运动的路径无关。 2、理解重力势能的概念,会用重力势能的定义式进行 计算。 3、知道重力势能具有相对性，理解重力做功与重力 势能变化的关系。
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第4节 重力势能
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二、重力势能
1、物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积
EP＝mgh
2、重力势能是标量，单位是焦耳（J）
1J 1kg m s2 m 1N m
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新人教版高中物理必修2课件第七章机械能守恒定律1追寻守恒量--能量7.2功

新人教版高中物理必修2课件第七章机械能守恒定律1追寻守恒量--能量7.2功

【补偿训练】 1.用50 N的力拉一个质量为10 kg 的物体在水平地面 上前进,如图所示若物体前进了10 m,如果物体与水平 面间动摩擦因数μ=0.1,物体克服阻力做了多少功 (sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2) ( )
A.
(1)小孩与雪橇整体的合力所做的功。 (2)对小孩与雪橇整体的拉力所做的功与摩擦力所做的 功。
【思维·建模】
【解析】(1)2 s内雪橇的位移为:
l= 1 at2= 1×0.5×22 m=1 m,
2
2
小孩与雪橇整体所受合力为:F合=ma=40×0.5 N=20 N
合外力对雪橇做的功为:W合=F合l=20×1 J=20 J
(2)拉力F做功为:WF=Flcos α=60×1×0.8 J=48 J 摩擦力做的功为: W=Ff W合-WF=20 J-48 J=-28 J。 答案:(1)20 J (2)48 J -28 J
任务2 计算变力做功的四种方法
方法 转换法
以例说法
用力F把小球从A处缓慢拉到B
处,F做功为WF,则有: WF-mgl(1-cos θ)=0, 得WF=mgl(1-cos θ)
功,C错误;轮胎受到地面的支持力竖直向上,而轮胎的 位移水平向右,则轮胎在竖直方向上没有发生位移,支 持力不做功,D错误。
【规律方法】判断力做正、负功的方法 (1)根据力F和物体位移l方向的夹角α判断——常用于 恒力做功的情形。 (2)根据力与物体瞬时速度方向的夹角θ判断——常用 于曲线运动的情形。
1.动能:物体由于_运__动__而具有的能量。 2.势能:相互作用的物体凭借其_位__置__而具有的能量。 3.能的转化:在伽利略的理想斜面实验中,小球的_势__ _能__和__动__能__可以相互转化。

第七章《机械能守恒定律》检测题2020-2021学年高一下学期物理人教版必修2

第七章《机械能守恒定律》检测题2020-2021学年高一下学期物理人教版必修2

第七章《机械能守恒定律检测题》一．选择题（共10小题）1．（2021春•黄浦区校级期末）如图桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下。

取桌面处的重力势能为零，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化量分别为（）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）2．（2021春•杭州期末）如图所示，某极限运动员完成一项约4万米高空跳伞的壮举。

直播画面显示，热气球升至3.9×104m高空后，他脱离气球开始无初速下落。

开始下落后46s 时，速度达到1150km/h；在距着陆点1524m高时，他打开了降落伞；又经过几分钟，他平稳着陆。

假设重力加速度恒定，地球自转及气流影响不计，则（）A．脱离气球之后至打开降落伞之前，运动员做自由落体运动B．脱离气球之后至打开降落伞之前，运动员的机械能守恒C．打开降落伞之后的一段时间内，运动员处于超重状态D．整个下落过程，运动员所受重力的功率一直增大3．（2021春•苏州月考）某自行车赛运动员在比赛的某段下坡过程中保持同一姿态滑行了一段距离，重力对他做功4000J，他克服阻力做功200J。

则运动员在该段下坡过程（）A．动能增加了4000J B．机械能减小了200JC．机械能减小了3800J D．重力势能减小了3800J4．（2021•香坊区校级四模）如图所示，光滑的固定圆弧槽的槽口与一个固定半球顶点相切，半球底面水平，小滑块（可视为质点）从圆弧槽最高点由静止滑下，滑出槽口时速度方向为水平方向。

已知圆弧轨道的半径为R1，半球的半径为R2，若要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，不计空气阻力，则R1和R2应满足的关系是（）A．R1≤R2B．R1≥R2C．R1≥D．R1≤5．（2021•沙坪坝区校级模拟）如图所示，质点在恒力E作用下做曲线运动，从M点运动到N点，质点的速度方向恰好改变了90°，在此过程中（）A．质点的速度一直增大B．质点的动能先增大后减小C．质点可能做匀速圆周运动D．F的方向可能与M、N两点的连线垂直6．（2021春•黄浦区校级期末）一物体从静止开始自由下落，在第1s末和第4s末，重力对物体做功的瞬时功率之比为（）A．1：4B．4：1C．1：16D．16：1 7．（2021•天津模拟）2020年11月24日“嫦娥五号”探测器成功发射，开启了我国首次地外天体采样返回之旅，如图为行程示意图。

2020_2021学年高中物理第七章机械能守恒定律10能量守恒定律与能源课件新人教版必修


【解析】 能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状 态，做到没有任何损失，虽然遵从能量守恒定律，但它指的是 损失部分和被利用部分总和与原来的能量总量相等，选项A错 误，D正确；根据能量转化的方向性可知，能量经转化后，可利 用的能量只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大，同 时，只有节能意识是不够的，必须利用科技手段来提高能源的 利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需 要，选项B、C错误．
10 能量守恒定律与能源
知识点一 能量守恒定律
1．导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是：确认 了 永动机 的不可能性和发现了各种 自然现象 之间的相互联 系和转化．
2．内容：能量既不会 消灭 ，也不会 创生 ，它只会从 一种形式 转化 为其他形式，或者从一个物体 转移 到另一个 物体，而在转化或转移的过程中，能量的总量 保持不变 ．这 就是能量守恒定律．
总结提能 任何违背能量守恒定律的过程都是不可能实现 的，但是不能认为不违背能量守恒定律的过程就一定能实现， 事实上物理过程能否实现不仅要受能量守恒定律的制约，同时 还要受到物理过程方向性的制约(如能量耗散)．
(多选)下列关于能量转化的说法中，正确的是( ABC ) A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们 无法把这些内能收集起来重新利用 B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的 C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可 利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的 D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒 的
c．确定参与转化的能量中有哪些能量增加，哪些能量减 少；
d．列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末 状态能量相等的守恒式)
④能量守恒定律的重要意义 a．能量守恒定律是普遍适用的．是学习物理学的一条主 线． b．能量守恒定律对人类认识自然、改造自然起着重要的 指导作用． c．能量守恒定律的发现是19世纪自然科学中三大发现之 一．

高中物理 第7章 机械能守恒定律 4 重力势能课件 新人教版必修2


(2)重力势能变化的绝对性 物体在这两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力 势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化与参考平面的 选取无关． (3)重力势能的系统性 重力是地球对物体吸引而产生的，如果没有地球对物体的 吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所以重力势能是这 个系统共同具有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种 简化的说法．
5．重力势能的单位 _焦__耳__，与功的单位相同． 6．重力做功与重力势能变化的关系 (1)表达式：WG＝_E__p1_－__E_p_2__＝－ΔEp. (2)两种情况：
[再思考] 某物体从一位置运动到另一位置，重力是否一定做功？ 【提示】 重力不一定做功．判断物体运动过程中重力是 否做功，主要是看运动的初、末位置是否在同一高度上，若 初、末位置在同一高度上，则重力不做功；若初、末位置不在 同一高度上，则重力做功．
格中
问题1
问题2
问题3
问题4
学生分组探究一 对重力势能的理解 第1步探究——分层设问，破解疑难 如图7-4-1，幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯，请 思考以下问题：
图 7-4-1
1．小朋友滑落到地面上时的重力势能一定为零吗？
【提示】 若选地面为参考平面，则小朋友滑落到地面上 时的重力势能就一定为零；若选其他高度为参考平面，则小朋 友滑落到地面上时的重力势能就不为零．
(2)重力势能的相对性 选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是_不__同_的． 对选定的参考平面，上方物体的重力势能是_正__值，下方 物体的重力势能是_负__值，负号表示物体在这个位置具有的重 力势能要比在参考平面上具有的重力势能__小__． 2．系统性 重力势能是_地__球__与_物__体__所组成的系统共有的．

2021年高中物理第七章机械能守恒定律4重力势能课件 人教版必修2


总结提能 重力做功仅由物体初末位置的高度差决定，与物 体受到几个力的作用以及物体做什么性质的运动等因素无关．
如图所示，一个质量为 m 的小球，从同一高度 h 处分别沿 竖直方向下落、沿斜面下滑、水平抛出、斜向上抛出，最后落 到同一水平面内．小球沿上述四条不同的路径运动，重力对小 球做的功相同吗？这说明了什么？
【例 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( D )
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，物体克服重力做功相同，物体 增加的重力势能也相同
1．相对性：重力势能总是相对选定的___参__考__平__面_____而言 的．该平面常称为零势面，通常选择____地__面________为参考平 面．
2．系统性：重力势能是__地__球__和__物__体____所组成的系统共有 的．
有一上端挂在墙上的长画，从画的上端到下面的画轴长 1.8 m，下面画轴重 1 N，画面重 0.8 N(画面处均匀)，现将长画从下 向上卷起来，求长画的重力势能增加了多少？
(4)特点：重力势能是标量，只有大小，没方向，其正、 负号表示与势能为零的平面(参考平面)的相对位置，比较重力势 能的大小时，要带正、负号比较．
(5)重力势能的计算方法 ①规定参考平面，一般选地面为参考平面．②明确物体在 参考平面之上还是在参考平面之下．③找出物体到参考平面的 竖直高度．代入 Ep＝mgh 计算，注意 h 的正负和单位统一．
重力做功的多少跟物体重力大小和始末位置高度差有关， 而跟物体是否受其他力，运动的路径没有关系．

《第七章 重力势能》课件

（1）重力势能的表达式Ep＝mgh中的h是指物体重心到参考平面的高度，因此 重力势能是一个相对量，它的数值与参考平面的选取有关，一般取地面为参考 平面或物体运动中的最低点所在的平面．（该参考平面又叫做零势能面） （2）在参考平面内的物体Ep＝0；在参考平面上的物体Ep>0；在参考平面下 方的物体Ep<0; （3）重力势能是标量，它的正、负表示大小。 （4）重力势能是地球和物体这个系统共有的。
重力势能是一个相对量，具有相对性，即重力势能跟参考平面的选取有关。 而重力势能的变化量-△Ep具有绝对性，与参考平面的选取无关（也可以说 成是重力做功与参考平面的选取无关）。
第七章
机械能守恒定律
例1 质量为m的小球从距地面高为h处自由落下，
碰地后弹起的高度为h1，然后落下，碰地后 再弹起，弹起的高度为h2……，最后小球静 止于地面上，求整个过程中重力做的功．
第七章
机械能守恒定律
第四节
重力势能和弹性势能
第七章
机械能守恒定律
一、重力做的功
设一个质量为m的物体，从高度为h1的位置，
沿不同的路径运动到高度为h2的位置，如图 7－4－1所示，重力做功为：WG＝mglcosθ mg(h1－ h2) ＝______________ ．
图7－4－1
重力做功的特点 : 物体运动时，重力对它做的功只跟它 路径 无 的 起点和 终点 的位置有关，而跟物体运动的______
D
)
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，物体克服重力做功相同
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第七章
机械能守恒定律
四、弹性势能
弹力的 1、定义：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有____ 相互作用而具有的势能叫做弹性势能． 变化量有 劲度系数、弹簧的______ 2、大小：弹簧弹性势能的大小与________ 关．公式：E p 1 k l 2 3、弹力做功与弹性势能变化的关系 减小，弹力做负功时，弹性势 （1）弹力做正功时，弹性势能____ 增加． 能____
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升降机中有一质量为m的物体,当升降机以加速度a匀加速上升高度h时,物
体增加的重力势能为 ( )
2.重力势能: (1)定义:物体由于位于_高__处__而具有的_能__量__。 (2)大小:等于物体所受重力与所处_高__度__的乘积,表达式为Ep=_m_g_h_。其中h表示 物体的高度。 (3)单位:_焦__耳__,与功的单位相同。
(4)重力做功与重力势能变化的关系 ①表达式:WG=_E_p1_-_E_p_2 。 ②重力做正功,重力势能_减__小__,重力做负功,重力势能_增__加__。
2.系统性:重力势能是_地__球__与_物__体__所组成的系统共有的。 【易错解析】 (1)重力做功由重力和物体的位移大小决定。 (2)参考平面一定,同一物体在不同高度时,重力势能不同。 (3)重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1与Ep2方向相反。 (4)在同一高度的质量不同的两个物体,它们的重力势能一定不同。
提示:分别以地面、楼顶为参考平面,则楼板在楼顶的重力势能为mgH,0。重力 势能的变化量分别为mgH,mgH。可见重力势能的变化与参考平面无关。
【典例示范】 【典例】在离地面80 m处无初速度地释放一小球,小球质量为m=200 g,不计空 气阻力,g取10 m/s2,取释放点所在水平面为参考平面。求: (1)在第2 s末小球的重力势能。 (2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化。
势能为mgH,即重力势能的变化量ΔEp=-mgh-mgH=-mg(H+h),所以重力势能减少 了mg(H+h),D正确。
【误区警示】解决重力势能问题的注意事项 (1)重力势能的大小与零势能面的选取有关。 (2)重力做功、重力势能的变化量与零势能面的选取无关。 (3)计算重力做功、重力势能、重力势能的变化量时要注意判断其正、负。
【问题探究】 如图所示,质量为m的幼儿园小朋友在玩滑梯。
讨论: (1)在最高点(高度为h)和地面的重力势能各是多少? (2)下滑过程中重力做多少功?重力势能如何变化?(选地面为参考面) 提示:(1)最高点与最低点的重力势能分别为mgh,0。 (2)重力做功W=mgh。重力势能减小了mgh。
【典例示范】
【素养训练】 1.(母题追问)上例中,若选地面为参考平面,结果如何? 提示:落地时重力势能为0,重力势能的变化为减少mg(H+h)。
2.下列关于重力势能的说法正确的是 ( ) A.物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定 B.物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大 C.一个物体的重力势能从-5 J变化到-3 J,重力势能增加了 D.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零
(×) (√) (×) (×)
关键能力·合作学习
知识点一 重力做功特点和重力势能 角度1 重力做功的特点
(1)重力所做的功跟物体的运动路径无关,跟物体初位置和末位置的高度差有 关。 (2)重力是恒力,大小不变,方向总是竖直向下,根据恒力做功的公式可知,重力 做功的大小由重力大小和在重力方向上位移的大小即竖直方向的高度差决定, 与其他因素无关,所以只要起点和终点的位置确定,不论沿着什么路径由起点到 终点,重力做功都相同。
2.(多选)一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升h。
关于此过程,下列说法中正确的是
()
A.提升过程中手对物体做功m(a+g)h
B.提升过程中合外力对物体做功mah
C.提升过程中物体的重力势能增加m(a+g)h
D.提升过程中物体克服重力做功mgh
【拓展例题】考查内容:非质点物体重力势能及变化 【典例】(2020·石家庄高一检测)如图所示,一条铁链长为2 m,质量为10 kg, 放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间,铁链克服重 力做功为多少?铁链的重力势能变化了多少?(g取10 m/s2)
课堂检测·素养达标
1.如图所示,质量为m的足球在水平地面的位置1被踢出后落到水平地面的位置3, 在空中达到的最高点位置2的高度为h,已知重力加速度为g。下列说法正确的是 ()
A.足球由1运动到2的过程中,重力做的功为mgh B.足球由2运动到3的过程中,重力势能减少了mgh C.足球由1运动到3的过程中,重力做的功为2mgh D.因为没有选定参考平面,所以无法确定重力势能变化了多少
【典例示范】 【典例1】如图所示，游乐场中，从高处A到水平面B处有两条长度相同的轨道 Ⅰ和Ⅱ，其中轨道Ⅰ光滑，轨道Ⅱ粗糙。质量相等的小孩甲和乙分别沿轨道Ⅰ 和Ⅱ从A处滑向B处①，两人重力做功分别为W1和W2②，则（）
A.W1>W2 B.W1<W2 C.W1=W2 D.因小孩乙与轨道Ⅱ的动摩擦因数未知,故无法比较重力做功的大小
【解题探究】 (1)Ep=mgh中的h是什么? 提示:是物体相对参考平面的高度。 (2)重力所做的功和重力势能的变化量的数量关系怎样? 提示:数值相等,正负相反。重力做正功,重力势能减少,且重力做多少正功,重 力势能就减少多少;同理,重力做多少负功,重力势能就增加多少。
【素养训练】 1.(多选)抢运救灾物资时,小张将质量为20 kg的物体提高1.5 m,交给站在车 上的小李,小李又将物体提高1.5 m摆放到位,如图所示。若选不同的参考平面, 则两个人在提高物体的过程中 ( ) A.物体重力势能的增加量不同 B.物体重力势能的增加量相同 C.重力对物体做功不等 D.重力对物体做功相等
提醒:重力做功过程是重力势能改变的过程,重力做正功,重力势能减少;重力 做负功,重力势能增加,且重力做了多少功,重力势能就改变多少,即WG=Ep1Ep2=-ΔEp。
【问题探究】 情境:起重机把质量为m的楼板从地面上吊到高度为H的楼顶上。 讨论:分别以地面、楼顶为参考平面,则楼板在楼顶的重力势能等于多少?楼板 从地面到楼顶的过程中,重力势能的变化量是多少?由此可以看出重力势能的变 化与参考平面有关吗?
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【加固训练】 1.起重机将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处,g取10 m/s2,在这
个过程中,下列说法正确的是 ( ) A.重力做正功,重力势能增加1.0×104 J B.重力做正功,重力势能减少1.0×104 J C.重力做负功,重力势能增加1.0×104 J D.重力做负功,重力势能减少1.0×104 J 【解析】选C。物体上升,位移方向与重力方向相反,重力做负功,重力势能增 加,W=-mgh=-100×10×10 J=-1.0×104 J;故本题选C。
【审题关键】
角度2 重力势能的三个性质 1.重力势能的相对性:由于重力势能表达式为Ep=mgh,高度h的相对性决定了重 力势能具有相对性。选取不同的水平面作为零势能面,其重力势能具有不同的 数值,即重力势能的大小与零势能面的选取有关。 2.重力势能变化的绝对性:物体在两个高度不同的位置时,由于高度差一定,重 力势能之差也是一定的,即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关。 3.重力势能的系统性:重力是地球对物体吸引而产生的,如果没有地球对物体的 吸引,就不会有重力,也不存在重力势能,所以重力势能是这个系统共同具有的, 平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法。
二、重力势能的相对性和系统性 【情境思考】 如图所示,起重机正在向高处起吊楼板。选择地面为参考平面和选择塔顶为参 考平面,楼板在同一位置的重力势能是否相同? 提示:不同。
1.相对性: (1)参考平面:物体的重力势能总是相对于某一_水__平__面__来说的,这个_水__平__面__叫 作参考平面,在参考平面,物体的重力势能取作_0_。 (2)重力势能的相对性 ①选择不同的参考平面,物体重力势能的数值是_不__同__的。 ②对选定的参考平面,上方物体的重力势能是_正__值,下方物体的重力势能是_负__ 值,负值的重力势能,表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具 有的重力势能_小__。
4.重 力 势 能
必备知识·自主学习
一、重力做的功和重力势能 【情境思考】
如图所示,小球从A点运动到B点,三种情况下,重力对小球做功相等吗? 提示:做的功相等。
1.重力做的功: (1)特点:只跟物体运动的_起__点__和_终__点__的位置有关,而跟物体运动的_路__径__无 关。物体下降时重力做_正__功;物体被举高时重力做_负__功,也可以说成物体克服 重力做功。 (2)表达式:WG=_m_g_h_=mg(h1-h2),其中h表示物体起点和终点的高度差,h1、h2分 别表示物体起点和终点的高度。
情境·模型·素养 【生活情境】
如图,幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯,请思考以下问题:
探究:(1)小朋友沿不同的路径从滑梯上端滑到下端,重力做的功是否相同? (2)小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能是增加还是减少? 【解析】(1)相同。重力做功与路径无关。 (2)根据重力势能的表达式知,小朋友沿滑梯下滑时,高度变低,重力势能减少。 答案:见解析
知识点二 重力做功与重力势能的变化 1.重力势能的变化与重力做功的关系: (1)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。 (2)重力做负功即克服重力做功时,重力势能增加,增加的重力势能等于克服重 力所做的功,即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。
2.重力做功与重力势能的区别与联系:
2.如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下,经过水平面BC后再
滚上另一斜面,当它到达 h 的D点时速度为0,在这个过程中,重力做的功为
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()
A . m g h 4
B . 3 m g h 4
C .m g D . 0 h
【解析】选B。根据重力做功的公式得W=mg(h1-h2)= 3 m g h ,故B正确。
【加固训练】 1.如图所示,质量分布均匀的球位于水平地面上,球的质量为m、半径为R,
以地面为参考平面,球的重力势能为 ( )
A.mgR C.0
B. 1 mgR
2
D.-mgR