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2019-2020年高中物理《重力勢(shì)能》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2 【課題】：重力勢(shì)能 【課型】問(wèn)題生成解決拓展課 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算． 2．理解重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無(wú)關(guān)． 3．知道重力勢(shì)能的相對(duì)性． 【重點(diǎn)】重力勢(shì)能的概念，重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系 【難點(diǎn)】重力勢(shì)能的系統(tǒng)性、相對(duì)性，正負(fù)的含義 【自主導(dǎo)學(xué)】 +5J、-6J誰(shuí)更多呢？ 1、物體由于 而具有的能量叫做重力勢(shì)能，表達(dá)式EP= 。重力勢(shì)能是 量，有正負(fù)之分。重力勢(shì)能具有相對(duì)性，與參考面選擇有關(guān)，式中的h是指物體重心到 的高度。通常選擇 作為參考面，也可以選物體系中的最低點(diǎn)為重力勢(shì)能零點(diǎn)，這樣可以避免出現(xiàn)負(fù)勢(shì)能問(wèn)題。 2、重力做功的特點(diǎn)是 。重力做正功，物體的重力勢(shì)能 ，重力做負(fù)功（也稱物體克服重力做正功）時(shí)，物體的重力勢(shì)能 。用公式表示可寫成 。 3、勢(shì)能也叫 ，是由 決定的，因而重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)共有的。 【例題解析】 例1 在高處的某一點(diǎn)將三個(gè)質(zhì)量相同的小球以相同的速率v0分別上拋、平拋、下拋，那么以下說(shuō)法正確的是( ) A、從拋出到落地過(guò)程中，重力對(duì)它們所做的功都相等 B、從拋出到落地過(guò)程中，重力對(duì)它們做功的平均功率都相等 C、三個(gè)球落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率相同 D、如果考慮空氣阻力，則從拋出到落地過(guò)程中，重力勢(shì)能變化不相等 拓展 豎直上拋一球，球又落回原處，已知空氣阻力的大小正比于小球的速度( ) A、上升過(guò)程中克服重力做的功大于下降過(guò)程中重力做的功 B、上升過(guò)程中克服重力做的功等于下降過(guò)程中重力做的功 C、上升過(guò)程中克服重力做功的平均功率大于下降過(guò)程中重力的平均功率 D、上升過(guò)程中克服重力做功的平均功率等于下降過(guò)程中重力的平均功率 例2 如圖所示，粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有總質(zhì)量為m、總長(zhǎng)度為3h的同種液體，開始時(shí)兩邊液面的高度差是h,管底閥門T處于關(guān)閉狀態(tài)，現(xiàn)將閥門打開，當(dāng)兩管液面相等時(shí)，液體的重力勢(shì)能變化了多少？ 拓展本題利用了等效原理，即認(rèn)為整體中只有局部液體的重心發(fā)生了變化，可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化。 某海灣共占面積1.0107m2，漲潮時(shí)平均水深20m，此時(shí)關(guān)上水壩閘門，可使水位保持20m不變。退潮時(shí)，壩外水位降至18m，（如圖所示），利用此水壩建立一座水力發(fā)電站，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10%，每天有兩次漲潮，該電站每天能發(fā)出多少電能？ 【夯實(shí)基礎(chǔ)】 ⒈關(guān)于重力勢(shì)能的下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．重力勢(shì)能的大小只由重物本身決定 B．重力勢(shì)能恒大于零 C．在地面上的物體，它具有的重力勢(shì)能一定等于零 D．重力勢(shì)能實(shí)際上是物體和地球所共有的 2．關(guān)于重力勢(shì)能與重力做功，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．物體克服重力做的功等于重力勢(shì)能的增加 B. 在同一高度，將物體以初速度V0向不同的方向拋出到落地過(guò)程中，重力做的功相等，物體所減少的重力勢(shì)能一定相等 C．重力勢(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功 D．用手托住一個(gè)物體勻速上舉時(shí)，手的支持力做的功等于克服重力做的功與物體所增加的重力勢(shì)能之和 ⒊一實(shí)心的正方體鐵塊與一實(shí)心的正方體木塊質(zhì)量相等，將它們放在水平地面上，下列結(jié)論正確的是（ ） A．鐵塊的重力勢(shì)能大于木塊的重力勢(shì)能 B鐵塊的重力勢(shì)能等于木塊的重力勢(shì)能 C．鐵塊的重力勢(shì)能小于木塊的重力勢(shì)能 D．上述三種情況都有可能 4.離地面高度(不為零)相同的兩物體甲和已，已知M甲>M已，則(以地面為零勢(shì)面) （ ） A甲物體的勢(shì)能大 B已物體的勢(shì)能大 C甲.已兩物體的勢(shì)能相等 D 不能判斷 5.用繩子吊起質(zhì)量為M的物體，當(dāng)物體以加速度a勻加速上升H的高度時(shí)，物體增加的重力勢(shì)能為（ ） A MgH B HgH+Mga C M(g-a) D Mga 【知能提升】 1、下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法中正確的是( ) A、重力勢(shì)能是物體和地球所共有的 B、重力勢(shì)能的變化，只跟重力做功有關(guān)系，和其它力做功多少無(wú)關(guān) C、重力勢(shì)能是矢量，在地球表面以下為負(fù) D、重力勢(shì)能的增量等于重力對(duì)物體做的功 2、關(guān)于重力做功和物體重力勢(shì)能的變化，下列說(shuō)法中正確的是( ) A、當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少 B、當(dāng)物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加 C、重力做功的多少與參考平面的選取無(wú)關(guān) D、重力勢(shì)能的變化量與參考平面的選取有關(guān) 3、如圖所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計(jì)空氣阻力，假設(shè)桌面處重力勢(shì)能為零，則小球落地前瞬間的重力勢(shì)能為( ) A. -mgh B. mgH C. mg(H+h) D. mg(H-h) 4、一實(shí)心的正方體鐵塊與一實(shí)心的正方體木塊質(zhì)量相等，將它們放在水平地面上，下列結(jié)論正確的是（以地面處重力勢(shì)能為零）( ) A．鐵塊的重力勢(shì)能大于木塊的重力勢(shì)能 B．鐵塊的重力勢(shì)能等于木塊的重力勢(shì)能 C．鐵塊的重力勢(shì)能小于木塊的重力勢(shì)能 D．上述三種情況都有可能 5、選擇不同的水平面作為參考平面，物體在某一位置的重力勢(shì)能和某一程中重力勢(shì)能的改變量( ) A．都具有不同的數(shù)值 B．都具有相同的數(shù)值 C．前者具有相同的數(shù)值，后者具有不同的數(shù)值 D．前者具有不同的數(shù)值，后者具有相同的數(shù)值 6、井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根長(zhǎng)3m的繩子系住一個(gè)重100N的物體，若以地面為參考平面，則物體的重力勢(shì)能為 ；若以井底面為參考平面，則物體的重力勢(shì)能為 。 【出類拔萃】1、一根長(zhǎng)2m、重200N的均勻木桿，放在水平地面上，現(xiàn)將它的一端從地面向上抬高0.5m，另一端仍擱在地面上，則所需的功為 。若該桿系不均勻木桿，仍作相同的抬高，則所需功為 （若無(wú)確定值，可寫出功值的范圍）。 2、在水平地面上平鋪n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h，如將磚一塊一塊地疊放起來(lái)，至少需要做多少功？ 參考答案 例1解析 由于重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只是與初末位置高度差有關(guān)，三個(gè)小球初末位置高度差相同，所以重力做功都相等，A正確。 三個(gè)球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間不一樣，它們時(shí)間關(guān)系是t上拋＞t平拋＞t下拋，而平均功率F=W/t ，所以平均功率不相等，B錯(cuò)。 落地時(shí)三個(gè)球的速率相等，但速度方向不同，瞬時(shí)功率P瞬=Fvcosα=mgvcosα，上拋和下拋α=00，而平拋物體落體時(shí)α≠00，故瞬時(shí)功率不相等，C錯(cuò)。重力勢(shì)能的變化只與重力做功有關(guān)，重力做功相等，三個(gè)球的重力勢(shì)能變化應(yīng)該相等，故D也錯(cuò)。正確答案：A。 拓展：答案：BC 例2解析 液體的重力勢(shì)能變化對(duì)應(yīng)著其重心的位置的變化，如圖所示，左右液面等高時(shí)，等效于h/2高度的液體柱下降了h/2，而其它的液體的重心沒(méi)有變化。h/2的液體柱的質(zhì)量為m/6，由于重力做正功，故重力勢(shì)能減少，-ΔEP=(mg/6)h/2=mgh/12. 拓展：答案： 41010J 【夯實(shí)基礎(chǔ)】1.D 2.AB 3.C 4.A 5.A 【知能提升】1.AB 2.ABC 3.A 4.C 5.D 6. －100J，700J 【出類拔萃】11. 50J，0－100J 12. n(n－1)mgh/2