第八章機(jī)械能守恒定律2重力勢(shì)能學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)1．認(rèn)識(shí)重力做功與物體運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)的特點(diǎn)。(物理觀念)2．理解重力勢(shì)能的概念，會(huì)用重力勢(shì)能的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。(科學(xué)思維)3．理解重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系。(科學(xué)思維)4．知道重力勢(shì)能具有相對(duì)性，知道重力勢(shì)能是物體和地球系統(tǒng)所共有的。(物理觀念)5．了解彈性勢(shì)能跟形變量的關(guān)系。(科學(xué)思維)問題式預(yù)習(xí)

知識(shí)點(diǎn)一重力做的功1．重力做功的特點(diǎn)(1)只跟物體運(yùn)動(dòng)的______和______的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的______無關(guān)。(2)物體下降時(shí)重力做______，物體被舉高時(shí)重力做______。2．表達(dá)式：WG＝______＝mg(h1－h(huán)2)，其中h1、h2分別表示物體起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度。起點(diǎn)終點(diǎn)路徑正功負(fù)功mgΔh

知識(shí)點(diǎn)二重力勢(shì)能重力勢(shì)能的相對(duì)性1．重力勢(shì)能(1)定義：物體由于________而具有的能量叫重力勢(shì)能。(2)大?。何矬w的重力勢(shì)能等于它所受______與所處______的乘積，表達(dá)式為Ep＝_____。(3)單位：______。被舉高重力高度mgh焦耳2．重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系(1)表達(dá)式：WG＝__________＝mgh1－mgh2＝________。(2)兩種情況Ep1－Ep2－ΔEp3．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________來說的，這個(gè)________叫作參考平面。在參考平面上，物體的重力勢(shì)能取為___。(2)重力勢(shì)能的相對(duì)性：選擇不同的參考平面，物體重力勢(shì)能的數(shù)值是______的，但重力勢(shì)能的差值______。(3)重力勢(shì)能是______，其數(shù)值可正可負(fù)可為0，表示的是相對(duì)參考平面的大小。水平面水平面0不同相同標(biāo)量

知識(shí)點(diǎn)三彈性勢(shì)能1．定義：物體由于發(fā)生______形變而具有的能量。2．大?。涸趶椥韵薅葍?nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能跟彈簧的________和__________有關(guān)。彈性形變量勁度系數(shù)[微訓(xùn)練]根據(jù)預(yù)習(xí)內(nèi)容判斷以下說法的正誤。1．重力做功時(shí)，路徑越長，做功越多。(

)2．重力做功的大小取決于物體的重力和位移。(

)3．重力做功與起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度差有關(guān)，與路徑無關(guān)。(

)4．黑板擦放在講桌上不動(dòng)，其重力勢(shì)能的數(shù)值是確定的。(

)××√√5．同一物體在不同位置的重力勢(shì)能分別為Ep1＝2J，Ep2＝－3J，則

Ep1>Ep2。(

)6．重力對(duì)物體做功越多，物體的重力勢(shì)能變化量越大。(

)7．重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定是增加的。(

)8．彈簧被壓縮時(shí)，彈性勢(shì)能為負(fù)；彈簧被拉伸時(shí)，彈性勢(shì)能為正。(

)9．當(dāng)彈簧變長時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定增大。(

)××××√[微思考]奧運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)目中撐竿跳高如圖所示，請(qǐng)思考：

起跳上升過程中，竿的彈性勢(shì)能如何變化？提示：起跳上升過程中竿的形變量先變大，再變小，故彈性勢(shì)能先增加再減少。任務(wù)型課堂

對(duì)重力勢(shì)能的理解[探究活動(dòng)]如圖所示，質(zhì)量為m的小球下落過程中依次經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)，A、B、C三點(diǎn)離地面的高度分別為hA、hB、hC，EpA、EpB、EpC分別表示小球在A、B、C三點(diǎn)的重力勢(shì)能。(1)請(qǐng)完成表格中內(nèi)容：參考平面地面B點(diǎn)所在的水平面A點(diǎn)所在的水平面EpA①______mg(hA－h(huán)B)0EpBmghB0②________EpCmghC③______－mg(hA－h(huán)C)A→B重力勢(shì)能變化④______－mg(hA－h(huán)B)－mg(hA－h(huán)B)B→C重力勢(shì)能變化－mg(hB－h(huán)C)⑤______－mg(hB－h(huán)C)(2)A→B過程、B→C過程重力做功分別為多少？(1)①mghA

②－mg(hA－h(huán)B)

③－mg(hB－h(huán)C)

④－mg(hA－h(huán)B)

⑤－mg(hB－h(huán)C)(2)提示：A→B過程，重力做功WG＝mg(hA－h(huán)B)；B→C過程，重力做功W′G＝mg(hB－h(huán)C)。[評(píng)價(jià)活動(dòng)]1．下列關(guān)于重力勢(shì)能的說法正確的是(

)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．物體與參考平面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大C．一個(gè)物體的重力勢(shì)能從－5J變化到－3J，重力勢(shì)能增加了D．在地面上的物體具有的重力勢(shì)能一定等于0√C

解析：重力勢(shì)能具有相對(duì)性，某個(gè)物體處于某個(gè)位置，相對(duì)不同的參考平面具有不同的重力勢(shì)能，故A錯(cuò)誤；由重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝mgh知，若物體在參考平面的上方，重力勢(shì)能為正值，物體與參考平面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大，若物體在參考平面的下方，重力勢(shì)能為負(fù)值，物體與參考平面的距離越大，它的重力勢(shì)能則越小，故B錯(cuò)誤；一個(gè)物體的重力勢(shì)能從－5J變化到－3J，說明物體克服重力做功，重力勢(shì)能變大，故C正確；因?yàn)闆]有確定參考平面，所以無法確定地面上的物體的重力勢(shì)能，故D錯(cuò)誤。2．質(zhì)量為3kg的物體放在高4m的平臺(tái)上，取g＝10m/s2。則：(1)物體相對(duì)于平臺(tái)表面的重力勢(shì)能是多少？(2)物體相對(duì)于地面的重力勢(shì)能是多少？(3)物體從平臺(tái)落到地面上，重力勢(shì)能變化了多少？解析：(1)物體相對(duì)于平臺(tái)表面的高度為0，物體的重力勢(shì)能為0。(2)以地面為參考平面，物體的重力勢(shì)能Ep＝mgh＝3×10×4J＝120J。(3)以地面為參考平面，物體從平臺(tái)落到地面，重力勢(shì)能變化了ΔEp＝0－120J＝－120J，負(fù)號(hào)說明重力勢(shì)能減少。答案：(1)0

(2)120J

(3)減少了120J重力勢(shì)能的三個(gè)性質(zhì)(1)重力勢(shì)能的相對(duì)性由于重力勢(shì)能表達(dá)式為Ep＝mgh，高度h的相對(duì)性決定了重力勢(shì)能具有相對(duì)性。選取不同的水平面作為參考平面，同一位置的重力勢(shì)能具有不同的數(shù)值，即重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)。(2)重力勢(shì)能變化的絕對(duì)性物體在兩個(gè)高度不同的位置時(shí)，由于高度差一定，故重力勢(shì)能之差也一定，即物體重力勢(shì)能的變化與參考平面的選取無關(guān)。(3)重力勢(shì)能的系統(tǒng)性重力是由地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的，如果沒有地球?qū)ξ矬w的吸引，就不會(huì)有重力，也不存在重力勢(shì)能，所以重力勢(shì)能是物體和地球這個(gè)系統(tǒng)共同具有的，平時(shí)所說的“物體的重力勢(shì)能”只是一種簡(jiǎn)化的說法。

重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系[探究活動(dòng)]如圖所示，小朋友們正在玩滑梯。

(1)小朋友從最高點(diǎn)滑落到地面的過程中重力做正功還是負(fù)功？重力勢(shì)能是增加還是減少？(2)小朋友從地面爬上滑梯最高點(diǎn)的過程中重力做正功還是負(fù)功？重力勢(shì)能是增加還是減少？提示：(1)小朋友從最高點(diǎn)滑落到地面的過程中重力做正功，重力勢(shì)能減少。(2)小朋友從地面爬上滑梯最高點(diǎn)的過程中重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。[評(píng)價(jià)活動(dòng)]1．一只100g的球從1.8m的高度處落到一個(gè)水平板上又彈回到1.25m的高度，則整個(gè)過程中重力對(duì)球所做的功及球的重力勢(shì)能的變化是(取g＝10m/s2)(

)A．重力做功為1.8JB．重力做了0.55J的負(fù)功C．球的重力勢(shì)能一定減少0.55JD．球的重力勢(shì)能一定增加1.25J√C

解析：整個(gè)過程重力對(duì)球做正功，其大小為

W＝mgΔh＝mg(h1－h(huán)2)＝0.55J，A、B錯(cuò)誤；重力做正功，重力勢(shì)能減少，且重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量，因此球的重力勢(shì)能一定減少了0.55J，C正確，D錯(cuò)誤。2．如圖所示是跳高運(yùn)動(dòng)員飛越橫桿時(shí)的情景。對(duì)運(yùn)動(dòng)員從起跳到圖示位置的過程，下列說法正確的是(

)

A．運(yùn)動(dòng)員的重心升高B．運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減小C．運(yùn)動(dòng)員所受重力不做功D．運(yùn)動(dòng)員所受重力做正功A

解析：運(yùn)動(dòng)員從起跳到題圖所示位置的過程，運(yùn)動(dòng)員的重心升高，重力勢(shì)能增大，重力做負(fù)功，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤?！?/p>

1．重力做功與重力勢(shì)能的比較項(xiàng)目重力做功重力勢(shì)能物理意義重力對(duì)物體做功由物體與地球的相互作用產(chǎn)生，且由它們之間的相對(duì)位置決定的能量表達(dá)式WG＝mgΔhEp＝mgh項(xiàng)目重力做功重力勢(shì)能影響大小的因素重力mg和初、末位置的高度差Δh重力mg和相對(duì)參考平面的高度h特點(diǎn)與初、末位置的高度差有關(guān)，與路徑及參考平面的選擇無關(guān)，是過程量與參考平面的選擇有關(guān)，同一位置的物體，選擇不同的參考平面，其重力勢(shì)能的值不同，是狀態(tài)量項(xiàng)目重力做功重力勢(shì)能聯(lián)系重力做功的過程是重力勢(shì)能改變的過程。重力做正功，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。重力做了多少功，重力勢(shì)能就改變多少，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp2．重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系的理解與應(yīng)用(1)無論物體是否受其他力的作用，無論物體做何種運(yùn)動(dòng)，關(guān)系式WG＝－ΔEp總是成立的。(2)利用關(guān)系式WG＝－ΔEp，可由重力做功的情況判斷重力勢(shì)能的變化情況，反之也可以由重力勢(shì)能的變化情況判斷重力做功的情況。

彈性勢(shì)能1．關(guān)于重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能，下列說法不正確的是(

)A．重力勢(shì)能屬于物體和地球這個(gè)系統(tǒng)，彈性勢(shì)能屬于發(fā)生彈性形變的物體B．重力勢(shì)能是相對(duì)的，彈性勢(shì)能是絕對(duì)的C．重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是相對(duì)的D．重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是狀態(tài)量B

解析：重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能都是相對(duì)于參考平面而言的，它們都是相對(duì)的，故選B。√2．如圖所示，小明玩蹦蹦桿，在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過程中，小明的重力勢(shì)能、彈簧的彈性勢(shì)能的變化是(

)

A．重力勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能增大B．重力勢(shì)能增大，彈性勢(shì)能減小C．重力勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能減小D．重力勢(shì)能不變，彈性勢(shì)能增大A

解析：彈簧向下壓縮的過程中，彈簧形變量增大，彈性勢(shì)能增大；小明下降過程中，重力做正功，重力勢(shì)能減小?！?．一根彈簧的彈力—形變量圖線如圖所示，那么彈簧由伸長量為8cm到伸長量為4cm的過程中，彈力做功和彈性勢(shì)能的變化量分別為(

)

A．3.6J，－3.6J B．－3.6J，3.6JC．1.8J，－1.8J D．－1.8J，1.8J√

4．蹦極運(yùn)動(dòng)是一種非常刺激的娛樂項(xiàng)目?，F(xiàn)將蹦極運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為以下過程：將游客視為質(zhì)點(diǎn)，他的運(yùn)動(dòng)始終沿豎直方向，如圖所示，彈性繩的一端固定在O點(diǎn)，另一端和游客相連，游客從O點(diǎn)自由下落，至B點(diǎn)彈性繩自然伸直，經(jīng)過合力為0的C點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)D，然后彈起，整個(gè)過程中彈性繩始終在彈性限度內(nèi)。游客從靜止下降到最低點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是(

)A．從O到B過程中，重力勢(shì)能增大B．從B到D過程中，游客做勻減速運(yùn)動(dòng)C．從B到C過程中，彈性繩的彈性勢(shì)能先增大后減小D．在蹦極運(yùn)動(dòng)過程中，游客的速度先增大后減小D

解析：從O到B過程中，游客的高度降低，則重力勢(shì)能減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從B到D過程中，彈性繩的拉力先小于重力，后大于重力，則游客先加速后減速，游客的速度先增大后減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；從B到C過程中，彈性繩的長度一直增加，則彈性勢(shì)能一直增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤?！?．彈力對(duì)物體做正功，彈簧的彈性勢(shì)能減少；彈力對(duì)物體做負(fù)功，彈簧的彈性勢(shì)能增加；彈力做了多少功，彈性勢(shì)能就變化多少。2．彈簧彈性勢(shì)能的大小跟勁度系數(shù)和形變量有關(guān)，跟彈簧的實(shí)際長度無關(guān)。3．彈簧的彈性勢(shì)能也具有相對(duì)性，一般取彈簧處于原長時(shí)彈性勢(shì)能為0。過程性達(dá)標(biāo)1．關(guān)于彈簧的彈性勢(shì)能，下列說法正確的是(

)A．當(dāng)彈簧變長時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定增加B．當(dāng)彈簧變短時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定減少C．在拉伸長度相同時(shí)，勁度系數(shù)越大的彈簧，它的彈性勢(shì)能越大D．彈簧拉伸時(shí)的彈性勢(shì)