第四章機械能和能源第3節(jié)勢能學(xué)習(xí)目標(biāo)重點難點1．認(rèn)識重力做功與路徑無關(guān)的特點．2．理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進行計算．3．理解重力做功與重力勢能變化的關(guān)系．1．重力勢能的概念及計算是本節(jié)的重點．2．重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系是本節(jié)的難點．一、重力勢能1．重力勢能：物體由于位于______而具有的能量．2．閱讀教材“重力做的功”部分，回答下列問題．如圖所示，將質(zhì)量為m的物塊從A移到B可以有以下不同路徑，分別求出沿不同路徑移動物體時，重力做的功．高處(1)沿著AOB路徑①移動．提示：W1＝mgh，W2＝0，故W＝mgh．(2)沿著直線AB路徑②移動．提示：W＝mglcos(90°－α)＝mglsinα＝mgh．(3)沿著任意曲線ACB路徑③移動．提示：把整個路徑分成很多段，每一段均可看作傾斜的直線．設(shè)每段小斜線的高度差分別為Δh1、Δh2、Δh3，……，物體通過每一小段重力做的功分別為mgΔh1、mgΔh2、mgΔh3、……，整個過程中重力做的功W＝mgΔh1＋mgΔh2＋mgΔh3＋…＝mgh．3．歸納：(1)重力做功特點：只跟物體運動的________和_________有關(guān)，而跟物體運動的_______無關(guān)．(2)重力勢能的表達式Ep＝______，單位：_________初末位置物體質(zhì)量路徑mgh焦耳．4．重力做功與重力勢能變化的關(guān)系(1)表達式：WG＝___________________．(2)兩種情況①當(dāng)物體從高處運動到低處時，重力做______，重力勢能_______，即WG＞0，Ep1＞Ep2．②當(dāng)物體由低處運動到高處時，重力做負(fù)功，_______________，即WG＜0，Ep1＜Ep2．重力做負(fù)功也叫做_______________Ep1－Ep2＝－ΔEp正功減小重力勢能增大克服重力做功．5．思考：重力做的功與重力勢能的變化關(guān)系與物體是否受其它力及物體的運動狀態(tài)有關(guān)嗎？提示：無關(guān)．二、彈性勢能1．物體由于發(fā)生_________而具有的能量叫做彈性勢能．2．______勢能和______勢能都是勢能．三、勢能是系統(tǒng)所共有的1．有一個質(zhì)量為m的物體放在三樓頂，每層樓高為h，則該物體的重力勢能為多大？提示：參考系不同，重力勢能也不同，3mgh、mgh、2mgh．2．同一個物體的重力勢能為什么會有三個不同的值？提示：是由于所選高度的起點不同造成的．彈性形變重力彈性3．歸納(1)重力勢能具有相對性，是與______的選取有關(guān)的，把重力勢能為_____的水平面叫零勢能面．通常以水平地面為零勢能面．(2)對選定的參考平面而言，物體在參考面以上，高度為正值，重力勢能也為____值，反之，重力勢能為_____值．(3)系統(tǒng)性：重力勢能是地球和物體所組成的系統(tǒng)所共有的．零點零正負(fù)4．思考：如圖所示，一個質(zhì)量為1kg的小球從高度為H＝1m的桌面上方h＝2m處釋放后落地．(g取10m/s2)試結(jié)合上述情景，討論下列問題：(1)分別以地面、桌面及釋放點所在水平面為參考平面求出小球在釋放點、落地時的重力勢能及重力勢能的變化量并填入下列表格中．(2)根據(jù)表格分析：①相對于不同的參考平面，重力勢能是否相同？這說明重力勢能具有什么性質(zhì)？②重力勢能的正負(fù)有什么含義？③重力勢能的變化量與參考平面的選擇是否有關(guān)？這說明重力勢能變化量具有什么性質(zhì)？提示：①相對于不同的參考平面，重力勢能不同．這說明重力勢能具有相對性，相對于不同的參考平面，同一物體重力勢能不同．②重力勢能正、負(fù)的含義：重力勢能是標(biāo)量，只有大小，沒有方向．正號表示物體在參考平面的上方，重力勢能比零大；負(fù)號表示物體在參考平面的下方，重力勢能比零?。粗亓菽艿恼⒇?fù)表示大?。壑亓菽艿淖兓颗c參考平面的選擇無關(guān)，說明重力勢能的變化量具有絕對性．探究一重力做功的特點

解析：由于重力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置高度差有關(guān)，三個小球初、末位置的高度差相同，所以重力做功都相等，選項A正確，選項B、D錯誤；三個小球在空中運動時間不一樣，所以平均功率不相等，選項C錯誤．答案：A【題后總結(jié)】重力做功的特點是與路徑無關(guān)．1．將一物體由A移至B，重力做功(

)A．與運動過程中是否存在阻力有關(guān)B．與物體沿直線或曲線運動有關(guān)C．與物體是做加速、減速或勻速運動有關(guān)D．與物體發(fā)生的豎直位移有關(guān)解析：重力做功只與重力方向上發(fā)生的位移有關(guān)，與物體運動所經(jīng)過的路徑和運動狀態(tài)都沒有關(guān)系．答案：D探究二重力勢能與重力勢能的變化

解析：由Ep＝mgh可知，只有當(dāng)mA＝mB時，A物體的重力勢能的數(shù)值才是B物體的2倍，故選項A錯誤；重力做功與路徑無關(guān)，僅由初、末位置的高度差決定，且重力做的功在數(shù)值上等于重力勢能的變化量，與物體是否受其他外力無關(guān)，故選項B正確，C、D錯誤．答案：B【題后總結(jié)】

(1)物體的重力勢能的大小是相對的，其數(shù)值與參考平面的選取有關(guān)．(2)重力勢能的變化是絕對的，與參考平面的選取無關(guān)，其變化量僅由重力對物體做功的多少來決定．2．關(guān)于重力勢能，下列說法正確的是(

)A．某個物體處于某個位置，重力勢能的大小是唯一確定的B．只要重力做功，重力勢能一定變化C．物體做勻速直線運動時，重力勢能一定不變D．重力勢能為零的物體，不可能對別的物體做功解析：選取不同的零勢能面，則同一位置的物體的重力勢能是不同的，故選項A錯誤；重力勢能的改變量等于重力做功的多少，故若重力做功，重力勢能一定發(fā)生變化，故選項B正確；物體若在豎直方向做勻速直線運動，物體的高度變化，重力勢能也會發(fā)生變化，故選項C錯誤；重力勢能的大小是相對于零勢能面的高度決定的，重力勢能為零只能說明物體處于零勢能面上，它對其下方的物體同樣可以做功，故選項D錯誤．答案：B一、重力做功的特點1．重力所做的功跟物體的運動路徑無關(guān)，跟物體初位置和末位置的高度差有關(guān)．2．重力是恒力，大小不變，方向總是豎直向下，根據(jù)恒力做功的公式可知，重力做功的大小由重力大小和在重力方向上位移的大小即豎直方向的高度差決定，與其他因素?zé)o關(guān)，所以只要起點和終點的位置確定，不論沿著什么路徑由起點到終點，重力做功都相同．二、重力勢能的相對性、標(biāo)矢性和系統(tǒng)性重力勢能相對性重力勢能總是相對選定的參考面而言的(該平面通常稱為零勢能面)標(biāo)矢性重力勢能為mgh，其正負(fù)表示重力勢能大小．物體在參考平面上方時，重力勢能為正值，在參考平面下方時，重力勢能為負(fù)值系統(tǒng)性重力勢能是物體與地球所組成的系統(tǒng)共有的三、重力做功與重力勢能的區(qū)別與聯(lián)系重力做功重力勢能物理意義重力對物體做功由物體與地球的相互作用，且由它們之間的相對位置決定的表達式WG＝mgΔhEp＝mgh影響大小的因素重力mg和初、末位置的高度差Δh重力mg和某一位置的高度h重力做功重力勢能特點只與初、末位置的高度差有關(guān)，與路