新人教高中物理必修二7.4重力势能精品教案解读.doc

74 重力势能 〖精讲精析〗 〖知识精讲〗 知识点1重力做功的特点 （1）物体运动时，重力对它所做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体的 运动路径无关。 （2）重力做功的大小等于重力与初末位置高度差的乘积。 WG=mgh=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2 〖例1〗如图所示，两个轨道均光滑，它们高度相同，让质量均为m的两个物体分别沿轨道由静止从顶端运动到底端，求：两个物体在运动过程中重力所做的功？ 〖思路分析〗重力做功与路径无关，由功的定义知，重力对两个物体均做正功，所做的功都是W=mgh 〖答案〗W=mgh 〖总结〗重力做功的大小等于重力与初末位置高度差的乘积。物体从高处运动到 到低处重力做正功。 〖变式训练〗如图所示，质量为m物体分别从倾角为α和β两个光滑斜面上滑下，两斜面的高度均为h，则下列叙述中正确的是： A、物体滑到斜面底端的速度相同。 B、物体滑到斜面底端时重力的瞬时功率相同。 C、物体滑到斜面底端时重力所做的功相同。 D、物体滑到斜面底端时速率相同。 知识点2：重力势能 （1）重力势能：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的重力与所处的高度的乘积。 （2）重力势能具有相对性。重力势能的数字表达式EP= mgh是与参考平面的选择有关的，式中的h是物体重心到参考平面高度。当物体在参考平面之上时，重力势能EP为正值；当物体在参考平面以上时，重力势能EP为负值。注意物体重力势能的正负的物理意义是表示比零势能大还是小。（物体在参考平面上时重力势能为零） （3）重力势能的参考平面的选取是任意的。视处理物体的方便而定，一般可选择地面或物体运动时所达到的最低点为零势能参考点。 （4）重力势能的变化是绝对的。物体从一个位置到另一个位置的过程中，重力势能的变化与参考平面的选取无关，它的变化是绝对的。我们关注的是重力势能的变化，这意味着能的转化问题。 （5）重力势能是物体和地球所共有的，而不是物体单独所具有的，我们平时所说的“物体的重力势能”是简化的说法。 （6）重力势能是标量。 〖例题1〗一实心铁球和一实心木球质量相等，将它们放在同一水平面上，下列结论中正确的是： A、铁球的重力势能大于木球的重力势能。 B、铁球的重力势能等于木球的重力势能。 C、铁球的重力势能小于木球的重力势能。 D、上述三种情况都有可能。 〖思路分析〗EP= mgh中h是物体重心到参考平面的高度，由于铁球的密度大于木块的密度，质量相等的木球体积大，放在同一水平面上时，木球的重心高，因此木球的重力势能大于铁球的重力势能，故C正确。 〖答案〗C 〖总结〗根据重心求重力势能时，重心的位置要判断准确。 〖变式训练1〗下面有关重力势能的廉洁中，正确的是： A、举得越高的物体，具有的重力势能就越大。 B、质量越大的物体，具有的重力势能就越大。 C、物体的重力势能不可能为零。 D、物体的重力势能可能小于零。 〖答案〗D 知识点3：重力做的功与重力势能的关系： 有了重力势能的表达式，重力做的功与重力势能的关系可以写为：WG=EP1-EP2 其中EP1=mgh1表示物体在初位置的重力势能，EP2=mgh2表示物体在末位置的重力势能。 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WG0, EP1EP2.这时,重力势能减小的数量等于重力所做的功. 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WG0, EP1EP2.这时,重力势能增加的数量等于克服重力所做的功。 注意：重力势能的改变 物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减小；物体的高度 增加时，重力做负功，重力势能增加。所以重力势能的改变与 重力做功有关。重力做功，重力势能一定改变，重力势能的改 变惟一由重力做功收起，如图所示，质量为m的物体自高度为 h2处的A点落至高度为h1处的B点，重力做功 WG =mg（h2-h1）=mgΔh。 物体的重力势能由在A处的mgh2变为B处的mgh1，重力势能改变量 ΔEP=EPB-EPA= mgh1-mgh2= -mgΔh 可见WG= -ΔEP 重力势能的大小与零势能面的选取有关，但重力势能的变化量的大小与零势能面的选取无关。 〖例题3〗 在地面上平铺n块砖,每块砖的质量为m,厚度为h,如将砖一块一块竖直叠放起来,至少需要做多少功? 〖思路分析〗 把砖由平放在地面上到把它们一 块块叠放起来，所做的功至少等于砖所增加的 重力势能。可用归纳法和整体法两种方法求解。 解法一 （归纳法） 第一块砖增加的重力势能为0 第二块砖增加的重力势能为mgh 第三块砖增加的重力势能为2mgh ……… 第n块砖增加的重力势能为（n-1）mgh 则n块砖共增加的重力势能为△