8.2 重力势能 导学案 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

严格说来，重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。 高一物理学习设计 编者： 审核: 高一物理组 日期： 8.2重力势能 【课标要求】 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 【学习目标】 (1) 通过不同路径重力做功的分析，归纳出重力做功与路径无关的特点。 (2) 理解重力势能的表达式。通过重力做功与重力势能变化的关系体会功能关系 (3) 知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关， (4)了解弹性势能的决定因素 【情景设计】 初中我们已经定性地学习了重力势能，物体的重力势能跟哪些因素有关？ 这一节我们来进定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢? 【问题体验1】 1、 物体所在的高度发生变化时，重力做功。物体下降时重力做_____功，重力势能______。物体被举高时重力做______功，重力势能______。由此可见，认识重力势能不应脱离对重力做功的研究。 2、 如图8-5甲所示，一个质量为m的物体，从与地面高度为h1的位置A，竖直向下运动到高度为h2的位置B，这个过程中重力做的功是多少? 3、质量为m的物体仍然从上向下运动，高度由h1降为h2，但这次不是沿竖直方向，而是沿着一个斜面向下运动到B’，再水平运动到B(乙)。物体沿斜面运动的距离为l，在这一过程中重力做的功是多少？斜面是否光滑对计算“重力做功”有影响吗？ 4、（选做）假设一个物体沿曲面向下运动，高度由h1降为h2，重力所做的功是否还一样呢?请用微积分的思想试试看 5、通过上述情况的分析，你得出什么结论？式中“mgh”具有什么特殊意义？ 【归纳总结1】重力做的功 1.重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的____点和_____点的位置有关，而跟物体运动的__________无关，跟物体初位置和末位置的________差有关。 2.重力做功的表达式：WG= _________ =mg(h1-h2)，其中h1、h2分别表示物体起点和终点的高度。 【达标检测1】 图8.2-7中的几个斜面，它们的高度相同、倾角不同。让质量相同的物体沿斜面从顶端运动到底端。试根据功的定义计算沿不同斜面运动时重力做的功，它的大小与斜面的倾角是否有关？ 【问题体验2】 1、结合初中所学重力势能的概念，物体质量越大，高度越高，重力势能越大，你猜想“mgh”可能是重力势能吗？ 2、如图8.2-8，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。重力加速度为g。 （1） 足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？如果存在空气阻力结论是否发生变化？ （2） 足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球的重力势能减少了多少？如果存在空气阻力结论是否发生变化？ （3） 重力势能的变化只取决于重力做功吗？和其他力做功有关吗？写下两者的定量关系 3、 重力势能是地球上的物体单独具有的？还是地球与物体所组成“系统”所共有的？ 4、若重力做的功与路径有关，即对应于同样的起点和终点，重力对同一物体所做的功，随物体运动路径的不同而不同，我们还能把mgh叫作物体的重力势能吗？为什么？ 【归纳总结2】重力势能 1.大小：重力势能等于物体受到的_______与所处_______的乘积，表达式为Ep= _____ 。 2.单位：在国际单位制中重力势能的单位是_______，符号：_______ 。 3.重力做功与重力势能变化的关系 (1)关系式：WG= _________=__________。 (2)①当物体从高处运动到低处时，重力做正功,重力势能变___，即WG>0，Ep1____Ep2。 ②当物体由低处运动到高处时，重力做负功,重力势能变____，即WG_____0，Ep1<Ep2。 【达标检测2】 以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错误。 （1）物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。（2）物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。 （3）物体运动，重力做的功是-1J，但物体重力势能的增加量不是1J。 （4）没有摩擦时物体由A沿直线运动到B重力做的功是-1J；有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，重力做的功大于-1J。 【问题体验3】 如图8.2-9，质量为0.5kg的小球，从A点下落到地面上的B点，h1为1.2m，桌面高h2为0.8m。 （1） 在表格的空白处按要求填入数据。 （2） 如果下落时有空气阻力，表中的数据是否会改变？ 【归纳总结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，这个水平面叫作_______。在参考平面上，物体的重力势能取为_______。通常选择______为参考平面。 2.重力势能的相对性 选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是_______的。对选定的参考平面，上方物体的重力势能是_____值，下方物体的重力势能是______值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能________。 【问题体验4】弹性势能 1、 被拉伸的弹簧具有弹性势能吗？你还能举出哪些物体具有弹性势能？ 2、 势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关。比如重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的，弹性势能是由什么决定的呢？ 3、 重力势能的变化与重力做功有关，弹性势能的变化跟哪个力做功有关？与其他力做功有关吗？写下两者的定量关系。 4、（选做）将劲度系数为k的弹簧由原长O压缩至A点，试通过弹力做功求出A位置时弹簧的弹性势能EP 5、弹簧弹性势能跟那些量有关？请举例说明 【归纳总结4】弹性势能 1.概念：发生_______形变的物体的各部分之间，由于有______的相互作用而具有的势能，叫作___________。 2.影响弹性势能的因素。 (1)弹性势能跟_______大小有关：同一弹簧，在弹性限度内，形变大小越大，弹簧的弹性势能就越________。 (2)弹性势能跟_________有关：在弹性限度内，不同的弹簧发生同样大小的形变，劲度系数越_______，弹性势能越大。 【达标检测4】 请设计实验，研究在弹性限度内，当弹簧被压缩和拉长相等的长度时，所具有的弹性势能是否相等。 【自我评价】你对自己本节课的知识掌握、课堂表现作何评价？ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$