2017人教版高中物理必修2第7章第4节《重力势能》word学案.docVIP

第七章　机械能守恒定律 第四节　重 力 势 能 安赫尔瀑布，又称丘伦梅鲁瀑布，位于委内瑞拉玻利瓦尔州的圭亚那高原，卡罗尼河支流丘伦河上．它的水量虽然不是很大，落差却有979 m，居世界第一，瀑布先泻下807 m，落在一个岩架上，然后再跌落172 m，落在山脚下一个宽152 m的大水池内．它气势雄伟、景色壮观，果真应了那“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的著名诗句．瀑布于高山峭壁之间，凌空飞垂，珠飞玉溅，云雾蒸腾，山谷轰鸣．衬以两旁参天古树，嶙峋怪石，壮丽之外又添几分肃穆之美．如果当年诗仙李白云游天下看到此景， 1．知道重力做功与路径无关． 2．理解重力势能的意义及表达式，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、系统性． 一、重力做功 1．物体的高度发生变化时，重力要做功．物体被举高时，重力做负功；物体下落时，重力做正功． 2．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，而跟物体运动的路径无关． 二、重力势能 1．定义：物体由于被举高而具有的能量． 2．大小：等于它所受重力与所处高度的乘积． 3．表达式：Ep＝mgh. 4．单位：焦耳，与功的单位相同． 5．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)． 6．系统性：重力势能是地球与物体所组成的系统共有的． 三、重力做功与重力势能变化的关系 表达式：WG＝mgh1－mgh2＝－ΔEp． 1．当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减小，即WG0，Ep1Ep2.重力势能减少的数量等于重力所做的功． 2．当物体由低处运动到高处时，重力做负功，或者说物体克服重力做功，重力势能增加，即WG0，Ep1Ep2.重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功． 重力做功的求解方法 一、常用重力做功的求解方法 1．公式法． 利用WG＝mgh求解，其中h为初、末位置的高度差． 2．转化法． 对于无法利用做功公式来计算重力做功的问题，我们可以转换一下思考的角度，因为重力做功与重力势能的变化相对应，所以通过求重力势能的变化量来求重力做功是一种解题途径． 即利用公式WG＝Ep1－Ep2＝ΔEp，通过求重力势能的变化ΔEp来求重力做的功WG. 3．整体法、等效法． 常用于求物体系统或液体的重力做功．对于大小和形状不可忽略的物体，要由其重心的位置来确定它相对参考平面的高度． 二、审题技巧 解答该类问题注意两点： 1．重力势能Ep＝mgh中的h是相对参考平面的高度． 2．重力做功与重力势能的关系WG＝－ΔEp. 三、典例剖析 　如图所示，有一长为L的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，以斜面顶点为重力势能零点，求： (1)开始时和链条刚好从右侧面全部滑出斜面时重力势能各多大？ (2)此过程中重力做了多少功． 解析：(1)以斜面最高点的重力势能为零点，设长为L的链条质量为m. 开始时，左边一半链条重力势能为 Ep1＝－eq \f(m,2)g·eq \f(L,4)sin θ， 右边一半的重力势能为Ep2＝－eq \f(mg,2)·eq \f(L,4)， 左右两部分总的重力势能为 Ep＝Ep1＋Ep2＝－eq \f(1,8)mgL·(1＋sin θ)， 最后链条从右侧刚好全部滑出时，重力势能为Ep′＝－eq \f(1,2)mgL. (2)此过程重力势能减少了 ΔEp＝Ep－Ep′＝eq \f(1,8)mgL(3－sin θ)， 故重力做的功为 WG＝eq \f(1,8)mgL(3－sin θ)． 答案：(1)－eq \f(1,8)mgL·(1＋sin θ)，－eq \f(1,2)mgL (2)eq \f(1,8)mgL(3－sin θ) 1．(多选)下列关于重力势能的说法正确的是(AB) A．重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的 B．重力势能的大小是相对的 C．动能等于零的物体，它的重力势能一定不等于零 D．在地面上的物体，它的重力势能一定不等于零 2．(多选)物体在运动过程中，克服重力做功50 J，则(BD) A．重力做功50 J B．物体的重力势能一定增加50 J C．物体若做加速运动，则重力势能的增加量一定大于50 J D．重力对物体做功－50 J 3．盘在地面上的一根不均匀的金属链重30 N，长1 m，从甲端缓慢提起至乙端恰好离开地面时需做功10 J．如果改从乙端缓慢提起至甲端恰好离开地面要做多少功(取g＝10 m/s 答案：20 J 一、选择题 1．2012年2月25日，我国成功发射第十一颗北斗导航卫星，北斗导航系统的组网又向前迈进了一步．卫星发射上升过程中，其重力做功和重力势能变化的情况为(D A．重力做正功，重力势能减