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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，那么以下說法正確的是( ) A、從拋出到落地過程中，重力對(duì)它們所做的功都相等 B、從拋出到落地過程中，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、上升過程中克服重力做的功大于下降過程中重力做的功 B、上升過程中克服重力做的功等于下降過程中重力做的功 C、上升過程中克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率 D、上升過程中克服重力做功的平均功率等于下降過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，可以使問題簡化。 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，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