第2节 重力势能(强基课逐点理清物理观念) 课标要求 层级达标 理解重力势能,知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。 学考层级 1.知道重力做功的特点。 2.理解重力势能的表达式。 3.了解弹性势能的概念及决定因素。 选考层级 1.通过物体沿不同路径运动时重力做功的分析,归纳出重力做功与路径无关的特点。 2.通过重力做功与重力势能变化的关系,体会功能关系。 逐点清(一) 重力做功的特点 [多维度理解] 1.重力做的功 重力所做的功WG= ,Δh指初位置与末位置的高度差。 2.重力做功的特点 物体运动时,重力对它做的功只跟它的 有关,而跟物体 无关。 3.重力做功的正负 物体下降时重力做 功;物体被举高时重力做 功。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)重力做功与路径无关,只与该物体初、末位置的高度差有关。 ( ) (2)同一物体运动的位移越大,重力对其做的功越多。 ( ) (3)物体下降时重力做正功,WG=mgh;物体上升时重力做负功,WG=-mgh。 ( ) 2.如图所示,某段滑雪雪道倾角θ=30°,总质量m=50 kg的滑雪运动员和雪橇从距底端高为h=10 m 处的雪道上由静止开始匀加速下滑,所受阻力为Ff=150 N,重力加速度g取10 m/s2,运动员从上向下滑到底端的过程中,重力所做的功为 ( ) A.4 500 J B.5 500 J C.5 000 J D.6 000 J 3. 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,当它到达处的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为(重力加速度为g) ( ) A. B. C.mgh D.0 逐点清(二) 重力势能 [多维度理解] 1.重力势能 (1)定义:物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。 (2)大小:物体的重力势能等于它所受 与所处 的乘积,表达式为Ep=mgh。 (3)单位:在国际单位制中是 ,符号为 。 2.重力做功与重力势能的关系 WG= (其中Ep1表示物体在初位置的重力势能,Ep2表示物体在末位置的重力势能)。 两种情况: (1)物体由高处运动到低处时,重力做 ,重力势能 ,即WG 0,Ep1 Ep2。 (2)物体由低处运动到高处时,重力做 ,重力势能 ,即WG 0,Ep1 Ep2。 3.重力势能的相对性 (1)参考平面:物体的重力势能总是相对于某一 来说的,在参考平面上,物体的重力势能取为 。 (2)相对性:选择不同的参考平面,物体重力势能的数值 。 (3)正负的含义:参考平面上方物体的重力势能是 ,参考平面下方物体的重力势能是 。 [微点拨] (1)重力势能是标量,但有正负,正负表示重力势能的大小。 (2)重力势能的变化量ΔEp是绝对的,与参考平面的选取无关。 [典例] 如图所示,水平桌面距地面的高度为0.8 m,一物体(可看成质点)质量为2 kg,放在桌面上方0.4 m的支架上,则:(g取10 m/s2) (1)以桌面为参考平面,计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量; (2)以地面为参考平面,计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量; (3)比较以上计算结果,说明什么问题 尝试解答: [全方位练明] 1.下列说法正确的是 ( ) A.对于同一个参考平面,若A物体重力势能为-1 J,B物体重力势能为-3 J,则EpA
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