高中物理（情景切入+課前導(dǎo)讀+問題探究+知能演練）第7章 第4節(jié) 重力勢(shì)能課件 新人教版必修2

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1、第四節(jié)重第四節(jié)重 力力 勢(shì)勢(shì) 能能安赫爾瀑布，又稱丘倫梅魯瀑布，位于委內(nèi)瑞拉玻利瓦爾州的圭亞那高原，卡羅尼河支流丘倫河上它的水量雖然不是很大，落差卻有979米，居世界第一，瀑布先瀉下807米，落在一個(gè)巖架上，然后再跌落172米，落在山腳下一個(gè)寬152米的大水池內(nèi)它氣勢(shì)雄偉、景色壯觀，果真應(yīng)了那句“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”的著名詩(shī)句瀑布于高山峭壁之間，凌空飛垂，珠飛玉濺，云霧蒸騰，山谷轟鳴襯以兩旁參天古樹，嶙峋怪石，壯麗之外又添幾分肅穆之美如果當(dāng)年詩(shī)仙李白云游天下看到此景，不知更能吟唱出何等壯美的詩(shī)篇1理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(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

2、道重力做功與軌跡無關(guān)3知道重力勢(shì)能的相對(duì)性課前預(yù)習(xí)一、重力做功1物體的_發(fā)生變化時(shí)，重力要做功物體被舉高時(shí)，重力做_功；物體下落時(shí)，重力做_功2特點(diǎn)：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的_和_的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的_無關(guān)二、重力勢(shì)能1定義：物體由于_而具有的能量高度負(fù)正起點(diǎn)終點(diǎn)路徑被舉高2大小：等于它所受_與所處_的乘積3表達(dá)式：Epmgh.4單位：焦耳，與功的單位相同5相對(duì)性：重力勢(shì)能總是相對(duì)選定的_而言的(該平面常稱為零勢(shì)面)6系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是_與_所組成的系統(tǒng)共有的三、重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系1表達(dá)式：WG_.2重力勢(shì)能的變化是_，與_的選取無關(guān)重力高度參考平面地球物體Ep1Ep

3、2絕對(duì)的零勢(shì)面3兩種情況(1)當(dāng)物體從高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，重力做_，重力勢(shì)能_，即WG0，Ep1Ep2.(2)當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做_，重力勢(shì)能_，即WG0，Ep 10，Ep1Ep2，表明重力做正功，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功(2)當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，WG0，Ep1Ep2，表明物體克服重力做功(重力做負(fù)功)，重力勢(shì)能增加，增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功 嘗試應(yīng)用2關(guān)于重力勢(shì)能與重力做功的下列說法中正確的是()A物體克服重力所做的功等于重力勢(shì)能的增加B在同一高度，將物體以速率v0向不同方向拋出，從拋出到落地的過程中，重力所做的功相等，物體所減少的重力勢(shì)能也一定

4、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所做的功與物體重力勢(shì)能的增量之和解析：重力勢(shì)能具有相對(duì)性，重力對(duì)物體所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化量，即WGEp，故A、B正確；重力勢(shì)能等于零，只能說明物體在參考平面上，不影響其對(duì)別的物體做功，故C錯(cuò)；對(duì)于D選項(xiàng)，物體勻速上升，手的支持力大小等于物體的重力，二者移動(dòng)的距離相同，所以手的支持力做的功等于克服重力做的功，又WGEp，故手的支持力做的功也等于物體重力勢(shì)能的增加量，而不是等于二者的和，故D錯(cuò)答案：AB重力勢(shì)能的計(jì)算 金茂大廈是上海的標(biāo)志性建筑之一，它主體建筑地上88層，地下3層，高

5、420.5 m，是目前國(guó)內(nèi)第一、世界第三的高樓，如圖所示距地面341 m的第88層為國(guó)內(nèi)迄今最高的觀光層，環(huán)顧四周，極目眺望，上海新貌盡收眼底，質(zhì)量為60 kg的游客，在下列情況中，他的重力勢(shì)能各是多少？(g取10 m/s2)(1)以地面為參考平面；(2)以第88層為參考平面；(3)以420.5 m的樓頂為參考平面，若他乘電梯從地面上升到88層，需克服重力做多少功？解析：(1)以地面為參考平面，游客在88層的相對(duì)高度為341 m，則Ep1mgh6010341 J2.0105 J.(2)若以88層處為參考平面，游客在88層的相對(duì)高度為0，故Ep20.(3)克服重力做的功與參考平面的選擇無關(guān)，只與

6、相對(duì)高度差有關(guān)，則W1mgh2.0105 J.名師歸納：(1)物體的重力勢(shì)能的大小是相對(duì)的，其數(shù)值與參考平面的選擇有關(guān)(2)重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的，與參考平面的選擇無關(guān)，其變化量?jī)H由重力對(duì)物體做功的多少來決定 答案：(1)2.0105 J(2)0(3)2.0105 J變式應(yīng)用1如圖所示，桌面距地面的高度為 0.8 m，一物體質(zhì)量為2 kg，放在桌面上方0.4 m的支架上，則：(1)以桌面為零勢(shì)能參考平面，計(jì)算物體具有的勢(shì)能，并計(jì)算物體由支架下落到地面過程中重力勢(shì)能減小多少？(2)以地面為零勢(shì)能參考平面計(jì)算物體具有的勢(shì)能，并計(jì)算物體由支架下落到地面過程中重力勢(shì)能減小多少？(3)比較以上計(jì)算結(jié)果，

7、說明什么問題？解析：(1)以桌面為零勢(shì)能參考平面，物體距零勢(shì)能參考平面的高度為h10.4 m，因而物體具有重力勢(shì)能Ep1mgh12 9.80.4 J7.84 (J).物體落至地面時(shí)，物體的重力勢(shì)能為Ep 2mgh229.8(0.8) J15.68 (J)，因此物體在此過程中的重力勢(shì)能減小量EpEp1Ep27.84 J(15.68) J23.52 J.(2)以地面為零勢(shì)能參考平面，物體的高度h1(0.4 0.8) m1.2 m，因而物體的重力勢(shì)能Ep1mgh129.81.2 J23.52 (J).物體落至地面時(shí)重力勢(shì)能為0.在此過程中，物體的重力勢(shì)能減小量為EpEp1Ep223.52 J023.

8、52 (J).(3)通過上面的計(jì)算，說明重力勢(shì)能是相對(duì)的，它的大小與零勢(shì)能參考平面的選取有關(guān)而重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的，它與零勢(shì)能參考平面的選取無關(guān)，其變化值與重力對(duì)物體做功的多少有關(guān)答案：(1)7.84 J23.52 J(2)23.52 J23.52 J(3)見解析重力做功與重力勢(shì)能變化 起重機(jī)以 g的加速度將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升高度h，則起重機(jī)鋼索的拉力對(duì)物體做的功為多少？物體克服重力做功為多少？物體的重力勢(shì)能變化了多少？14重力做功WGmghcos 180mgh，即物體克服重力做功為mgh.又因?yàn)閃GEp1Ep2mgh，所以WG0，Ep12，且第一個(gè)斜面光滑，第二個(gè)斜面粗糙

9、由頂端滑到底端的過程中，重力對(duì)物體做的功分別為形W1和W2，重力勢(shì)能的變化量分別為Ep1和Ep2，則()AW1W2 BW1Ep2 DEp1Ep2解析：兩個(gè)物體的質(zhì)量相等，重力相等，又初、末位置的高度差相等，所以重力做的功相等，重力勢(shì)能的變化量相等，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤答案：A6.質(zhì)量為m的物體從地面上方H高處由靜止釋放，落在地面后出現(xiàn)一個(gè)深度為h的坑，如圖所示，在此過程中()A重力對(duì)物體做功為mgHB重力對(duì)物體做功為mg(Hh)C物體的重力勢(shì)能減少了mg(Hh)D物體的重力勢(shì)能增加了mg(Hh) 解析：從初位置到末位置小球的高度下降了Hh，所以物體的重力做功為WGmg(Hh)，故A錯(cuò)，

10、B正確；重力做正功，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功，所以Epmg(Hh)，故C正確，D錯(cuò)誤答案：BC提高練7.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為M的物本放在水平面上，物體上方連接一根自然長(zhǎng)度為L(zhǎng)，勁度系數(shù)為k的輕彈簧，現(xiàn)用手拉著彈簧的上端P點(diǎn)(開始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng))緩慢豎直向上提升，直到物體離開地面一定高度，在這一過程中P點(diǎn)的位移是H，則物體的重力勢(shì)能增加了()答案：C8世界著名撐桿跳高運(yùn)動(dòng)員烏克蘭名將布勃卡身高 1.83 m，體重80 kg，他曾多次打破撐桿跳高世界紀(jì)錄，目前仍保持著6.14 m的室外世界紀(jì)錄請(qǐng)你探究以下兩個(gè)問題(g取10 m/s2)(1)他跳過6.14 m時(shí)，至少克服重力做多少功？(2)他的重力勢(shì)能改變了多少？(2)根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系可知，他的重力勢(shì)能增加了4 180 J.答案：(1)4 180 J(2)增加4 180 J9某海灣共占面積1.0107 m2，漲潮時(shí)水深20 m，此時(shí)關(guān)上水壩閘門，可使水位保持在20 m不變；退潮時(shí)，壩外水位降至18 m也保持不變，假如利用此水壩建水電站，且重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是10%，每天有兩次漲潮，問該電站一天最多能發(fā)出多少電能？(取g10 m/s2，假設(shè)只有退潮時(shí)發(fā)電)答案：41010 J