7.4 重力勢(shì)能 學(xué)案（人教版必修2）


1．物體高度變化時(shí)，重力要對(duì)物體做功，當(dāng)物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)物體做________
功，當(dāng)物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)物體做______功，重力對(duì)物體做的功只跟它的
__________________有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑________，功的大小等于重力與始末位
置的____________的乘積．
2．物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與____________的乘積，表達(dá)式為Ep＝________.在
國(guó)際單位制中單位為_(kāi)_______，符號(hào)為_(kāi)_____．
3．重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系式為_(kāi)_______________，當(dāng)物體由高處運(yùn)動(dòng)到低處時(shí)，
重力做______功，重力勢(shì)能________，即WG>0，Ep1>Ep2.重力勢(shì)能減少的數(shù)量等于重力
做的功．當(dāng)物體由低處運(yùn)動(dòng)到高處時(shí)，重力做______功，或者說(shuō)____________________，
重力勢(shì)能________，即WG<0，Ep14．重力勢(shì)能的相對(duì)性
(1)參考平面：物體的重力勢(shì)能總是相對(duì)于某一__________來(lái)說(shuō)的，這個(gè)____________叫
做參考平面．在參考平面上，物體的重力勢(shì)能取作______．
(2)參考平面的選�。哼x擇哪一個(gè)水平面作參考平面，要根據(jù)具體情況而定，一般以解決
問(wèn)題方便為原則．
①選擇不同的參考平面，物體重力勢(shì)能的數(shù)值是________的，但物體在固定的兩個(gè)位置
的重力勢(shì)能的差值與選擇的參考平面________．
②對(duì)選定的參考平面，上方物體的重力勢(shì)能是______值，下方物體的重力勢(shì)能是______
值，負(fù)號(hào)表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢(shì)能要比在參考平面上具有的重力勢(shì)能______．
5．沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面將同一物體分別從底端拉到頂端，
下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．沿坡度小的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
B．沿坡度大，粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
C．沿坡度小，粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多
D．不管沿怎樣的斜面運(yùn)動(dòng)，物體克服重力做功相同，物體增加的重力勢(shì)能也相同
6．關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法中正確的是(　　)
A．質(zhì)量大的物體其重力勢(shì)能大
B．位置高的物體其重力勢(shì)能大
C．水平地面上的物體重力勢(shì)能都相等
D．水平地面上方物體的重力勢(shì)能有可能比水平地面下方物體的重力勢(shì)能小
7．關(guān)于重力做功和物體重力勢(shì)能的變化，下面說(shuō)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(wú)關(guān)
D．重力勢(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功

【概念規(guī)律練】
知識(shí)點(diǎn)一　重力做功的特點(diǎn)
1．如圖1所示，

圖1
A點(diǎn)距地面高為h，B點(diǎn)在地面上，一物體沿兩條不同的路徑ACB和ADB由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
到B點(diǎn)，則(　　)
A．沿路徑ACB重力做的功多一些
B．沿路徑ADB重力做的功多一些
C．沿路徑ACB和路徑ADB重力做的功一樣多
D．無(wú)法判斷沿哪條路徑重力做的功多一些
2.

圖2
如圖2所示，質(zhì)量為m的小球從高度為h的斜面上的A點(diǎn)滾下，經(jīng)水平面BC后再滾上
另一斜面，當(dāng)它到達(dá)h3處的D點(diǎn)時(shí)，速度為零，在這個(gè)過(guò)程中，重力做功為(　　)
A.mgh3 B.2mgh3 C．mgh D．0
知識(shí)點(diǎn)二　重力勢(shì)能
3．關(guān)于重力勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．物體的位置一旦確定，它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定
B．物體與零勢(shì)能面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大
C．一個(gè)物體的重力勢(shì)能從－5 J變到－3 J，重力勢(shì)能變小了
D．重力勢(shì)能的減少量等于重力對(duì)物體做的功
4．樓上某房間地板高出樓外地面4 m，窗臺(tái)比地板高1 m．一個(gè)質(zhì)量為10 kg的重物分
別放在窗臺(tái)上A處、地板上B處和樓外地面上C處．(g取9.8 m/s2)
(1)以樓外地面為參考平面(零勢(shì)能面)，重物在A、B、C三處的重力勢(shì)能分別為EpA＝
________，EpB＝________.EpC＝________.
(2)以該房間地板為參考平面，重物在A、B、C三處的重力勢(shì)能分別為EpA＝________，
EpB＝________，EpC＝________.
(3)重物在A、B兩處的重力勢(shì)能之差EpA－EpB＝______，A、C兩處的重力勢(shì)能之差EpA
－EpC＝________.
(4)物體在某處的重力勢(shì)能的量值，跟參考平面的選取____關(guān)．
【方法技巧練】
一、重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系
5．關(guān)于重力勢(shì)能與重力做功，下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．物體克服重力所做的功等于重力勢(shì)能的增加量
B．在同一高度，將物體以初速度v0向不同方向拋出，從拋出到落地的過(guò)程中，重力所
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)，手的支持力所做的功等于物體克服重力所做的功與
物體所增加的重力勢(shì)能之和

圖3
6．質(zhì)量為m的小球從離桌面高度為H處由靜止下落，桌面離地高度為h，如圖3所示．若
以桌面為參考平面，那么小球落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)過(guò)程中小球重力勢(shì)能的變化分別
為(　　)
A．mgh，減少mg(H－h(huán))
B．mgh，增加mg(H＋h)
C．－mgh，增加mg(H－h(huán))
D．－mgh，減少mg(H＋h)
7.

圖4
如圖4所示，在水平地面上平鋪著n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h.如果人工將磚
一塊一塊地疊放起來(lái)，那么人至少做功(　　)
A．n(n－1)mgh
B.12n(n－1)mgh
C．n(n＋1)mgh
D.12n(n＋1)mgh
二、重力勢(shì)能變化量的求解方法
8．如圖5所示，

圖5
兩個(gè)底面積都是S的圓筒，用一根帶有閥門的細(xì)管相連通，放在水平地面上．兩桶內(nèi)盛
有密度為ρ的水，閥門關(guān)閉時(shí)兩桶液面的高度分別為h1和h2，現(xiàn)將連接兩桶的管道閥門
打開(kāi)，讓左側(cè)桶中的水緩慢流入右側(cè)桶內(nèi)，最后兩桶液面的高度相同，求在此過(guò)程中水
的重力勢(shì)能的變化量？

參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．正　負(fù)　起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置　無(wú)關(guān)　高度差
2．所處高度　mgh　焦耳　J
3．WG＝Ep1－Ep2　正　減少　負(fù)　物體克服重力做功　增加　物體克服重力做的功
4．(1)水平面　水平面　零　(2)①不同　無(wú)關(guān)　②正　負(fù)
小
5．D　[對(duì)同一物體而言，重力做功的特點(diǎn)與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，只與初、末狀態(tài)物體的高度差有關(guān)，不論是光滑路徑還是粗糙路徑，也不論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，物體克服重力做多少功(重力做多少負(fù)功)，它的重力勢(shì)能也必增加多少，故選D.]
點(diǎn)評(píng)　對(duì)同一物體而言，重力對(duì)物體所做的功只跟物體初、末位置的高度有關(guān)，跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)，物體沿閉合的路徑運(yùn)動(dòng)一周，重力做功為零，其實(shí)恒力(大小、方向均不變)做功都具有這一特點(diǎn)．
6．D　[重力勢(shì)能Ep＝mgh，是相對(duì)值，與參考平面的選取有關(guān)，故A、B錯(cuò)．參考平面不選水平地面時(shí)，Ep≠0，分析可知，D正確．]
7．ABC　[重力做正功，物體下降，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功，物體升高，重力勢(shì)能增加；重力做功的多少與重力及初、末位置的高度差有關(guān)，與參考平面的選取無(wú)關(guān)．]
課堂探究練
1．C　2.B　3.D
4．(1)490 J　392 J　0　(2)98 J　0　－392 J　(3)98 J
490 J　(4)有
點(diǎn)評(píng)　重力勢(shì)能具有相對(duì)性．重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝mgh是與參考平面的選擇有關(guān)的，式中的h是物體重心到參考平面的高度．當(dāng)物體在參考平面以上時(shí)，重力勢(shì)能Ep為正值；當(dāng)物體在參考平面以下時(shí)，重力勢(shì)能Ep為負(fù)值．注意物體重力勢(shì)能正負(fù)的物理意義是表示比零勢(shì)能大還是�。�(物體在參考平面上時(shí)重力勢(shì)能為零)
5．AB
6．D　[小球落地點(diǎn)在參考平面以下，其重力勢(shì)能為負(fù)值，即－mgh；
初態(tài)重力勢(shì)能Ep1＝mgH，末態(tài)重力勢(shì)能Ep2＝－mgh，重力勢(shì)能的變化量ΔEp＝Ep2－Ep1＝－mgh－mgH＝－mg(H＋h)，負(fù)號(hào)表示減少．
重力勢(shì)能的變化也可以根據(jù)重力做功來(lái)判斷，小球下落過(guò)程中重力做正功，所以重力勢(shì)能減少量為WG＝mg(H＋h)．]
方法總結(jié)　(1)重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于物體重力所做的功．(2)重力做負(fù)功時(shí)，重力勢(shì)能增加，增加的重力勢(shì)能等于物體克服重力所做的功．(3)重力對(duì)物體所做的功等于物體重力勢(shì)能變化量的負(fù)值．
7．B　[本題重在分析各塊磚的重心位置變化情況，從而找出n塊磚的重力勢(shì)能變化情況．
把n塊磚看做一個(gè)整體，其總質(zhì)量是M＝nm，以地面為零勢(shì)能面，n塊磚都平放在地面上時(shí)，其重心都在h2高處，所以這n塊磚的初始重力勢(shì)能為E1＝nmgh2.
當(dāng)n塊磚疊放在一起時(shí)，其總高度為H＝nh，其總的重心位置在H2＝nh2處，所以末態(tài)重力勢(shì)能為E2＝nmgH2＝n2mgh2，人做的功至少要等于重力勢(shì)能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝n(n－1)mgh2.]
方法總結(jié)　把n塊磚當(dāng)作一個(gè)整體，分析初、末態(tài)的勢(shì)能，是解決該題的關(guān)鍵．也可以分析出第一塊磚的初、末態(tài)的勢(shì)能，求出每一塊磚末態(tài)的勢(shì)能，進(jìn)而求出所有磚勢(shì)能的變化量．顯然整體的研究更為方便．
8.ρgS(h1－h(huán)2)24
解析　以部分水為研究對(duì)象，如圖所示，打開(kāi)閥門，當(dāng)兩桶水液面相平時(shí)，相當(dāng)于將圖中左側(cè)桶中陰影部分的水移至圖中右側(cè)桶中的上方，這部分水的質(zhì)量為：

Δm＝ρS(h1－h(huán)2)2，重心下降Δh＝(h1－h(huán)2)2，故重力勢(shì)能減少了ρgS(h1－h(huán)2)24.
方法總結(jié)　解答流體重力勢(shì)能的變化及重力做功問(wèn)題，用“填補(bǔ)法”比較簡(jiǎn)捷，解法技巧是以部分液體為研究對(duì)象，把這部分液體填補(bǔ)到相應(yīng)的位置，這一部分液體的重力勢(shì)能變化相當(dāng)于整體重力勢(shì)能的變化，其實(shí)質(zhì)就是等效法．

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/gaoyi/69101.html

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