2021高一物理-4.3-势能-学案-(教科版必修2).docx

第3节势能导学目标 1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.2.理解重力做功与重力势能变化的关系.3.知道重力势能具有相对性.4.知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的.5.理解弹性势能的概念1势能：相互作用的物体凭借其_而具有的能量2重力势能：物体由于_而具有的能量3水力发电站是利用了_来发电的4功是力与_的乘积.一、重力做的功问题情境请同学们依据已有的学问求解下列三种状况下重力做的功要点提炼1重力做功的特点物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的_无关，功的大小等于物重跟起点高度的乘积与物重跟终点高度的乘积这两者之差2重力做功的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他的力无关(如：斜面是否光滑等)3假如重力做负功，我们常说物体克服重力做了功4对于物体沿任意曲线运动的状况，接受“_”，这种方法有时可以挂念我们解决很多问题5重力做功的大小WGmghmgh1mgh2，式中的h指物体运动的起点高度跟终点高度之差即学即用1沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是()A沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多B沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多C沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多D不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做的功相同图12如图1所示，质量为m的小球在半径为R的半圆形轨道上来回运动，下列说法正确的是()A若A、B等高，从A到B重力做功mg2RB若A、B等高，从A到B重力做功为零C若轨道有摩擦，重力做的功最多是mgRD若轨道有摩擦，重力做的功可以大于mgR二、重力势能要点提炼1定义：我们把物理量mgh叫做物体的重力势能，常用Ep表示，即Epmgh.上式表明，物体的重力势能等于物体受到的重力和它的_的乘积2重力势能Ep是标量，但有_正值：即Ep0，表示位于参考平面以上的物体的重力势能；零：即Ep0，表示位于参考平面上的物体的重力势能；负值：即EpEp2，这与功的正、负的物理意义是不同的，类似于温度2 高于5 .3单位：重力势能的单位在国际单位制中是焦耳(J)，1 J1 kgms2m1 Nm.4重力势能是状态量5重力势能的相对性(1)重力势能有_性，即Ep与选取的参考平面(零势能面)_因此，在计算重力势能时，必需首先选取参考平面(2)重力势能的变化是_的，它与参考平面的选取_6重力势能是属于_的，假如没有地球，就没有重力，也就谈不上重力势能了，所以，重力势能是地球与物体所组成的这个_所共有的，而不是地球上的物体单独具有的即学即用3楼上某房间地板高出楼外地面4 m，窗台比地板高1 m一个质量为10 kg的重物分别放在窗台上A处、地板上B处和楼外地面上C处(g取9.8 m/s2)(1)以楼外地面为参考平面(零势能面)，重物在A、B、C三处的重力势能分别为EpA_，EpB_，EpC_.(2)以该房间地板为参考平面，重物在A、B、C三处的重力势能分别为EpA_，EpB_，EpC_.(3)重物在A、B两处的重力势能之差EpAEpB_，A、C两处的重力势能之差EpAEpC_.(4)物体在某处的重力势能的量值，跟参考平面的选取_关三、重力做功与重力势能变化的关系问题情境图2如图2所示，质量为m的物体自高度为h2的A处下落至高度为h1的B处，求此过程中重力做的功和重力势能的变化量，并分析它们之间的关系要点提炼1关系：重力做正功，重力势能削减，重力做的功等于重力势能的削减量；重力做负功，重力势能增加，重力做的功等于重力势能的增加量，即WGEp.2当物体从高处向低处运动时，重力做正功，重力势能减小，也就是WG0，Ep1Ep2.这时，重力势能减小的数量等于重力所做的功3当物体从低处向高处运动时，重力做负功，重力势能增加，也就是WG0，Ep1Ep2.这时，重力势能增加的数量等于克服重力所做的功即学即用4关于重力势能与重力做功的下列说法中正确的是()A物体克服重力所做的功等于重力势能的增加量B在同一高度，将物体以初速度v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体所削减的重力势能也确定相等C重力势能等于零的物体，不行能对别的物体做功D用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力所做的功与物体的重力势能增量之和四、弹性势能要点提炼1物体由于发生_而具有的能量叫做弹性势能2发生形变的物体_具有弹性势能，只有发生_的物体才具有弹性势能3弹性势能属于发生弹性形变的物体4弹性势能的大小也具有_性，与零势能位置的规定有关，一般规定自然长度处弹性势能为零即学即用5关于弹性势能，下列说法中正确的是()A任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能B任何具有弹性势能的物体，确定发生了弹性形变C物体只要发生形变，就确定具有弹性势能D弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关1重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关2重力势能(1)重力势能：等于它所受重力与所处高度的乘积(2)重力势能的公式：Epmgh.(3)重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为J.(4)重力做功与重力势能变化量之间的关系：重力做正功时，重力势能削减，削减的重力势能等于重力所做的功物体克服重力做功(重力做负功)，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功3重力势能的相对性(1)零势能面(2)参考平面的选择：通常选择地面为参考平面4物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能势能是系统所共有的第3节势能课前预备区1位置2.位于高处3.重力势能4.在力的方向上发生的位移课堂活动区核心学问探究一、问题情境(1)如图甲，设一个质量为m的物体，从高度为h1的位置，竖直向下运动到高度为h2的位置，这个过程中重力做的功是WGmghmgh1mgh2(2)如图乙，物体沿倾斜直线运动的距离是L，在这一过程中重力所做的功是WGmgcos Lmghmgh1mgh2(3)如图丙，我们把整个路径分成很多很短的间隔AA1，A1A2，A2A3由于每一段都很小很小，它们都可以近似地看做一段倾斜的直线设每段小斜线的高度差分别是h1，h2，h3，则物体通过每段小斜线时重力所做的功分别为mgh1，mgh2，mgh3，物体通过整个路径时重力所做的功，等于重力在每小段上所做的功的代数和，即WGmgh1mgh2mgh3mg(h1h2h3)mghmgh1mgh2要点提炼1路径4.极限法即学即用1D物体运动过程中克服重力所做的功等于物体所受重力与物体上升的高度的乘积，与物体的运动路径无关，也与是否受到其他力无关，所以A、B、C错误，D正确2BC若A、B等高，从A到B，小球在竖直方向上的位移为零，故重力做功为零，A错，B对；小球下落的高度最大为R，故若轨道粗糙，重力做功最多是mgR，故C对，D错二、要点提炼1高度2.正、负5.(1)相对有关(2)确定无关6.系统系统即学即用3(1)490 J392 J0(2)98 J0392 J(3)98 J490 J(4)有三、问题情境重力做功WG mg(h2h1)mgh，物体的重力势能由mgh2变为mgh1，重力势能的转变量Epmgh1mgh2mgh，可见WGEp.所以，重力做的功等于重力势能的变化量即学即用4AB重力势能具有相对性，重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化，即WGEp，故A、B正确；重力势能等于零，只能说明物体在参考平面上，不影响其对别的物体做功，故C错；对于D，物体匀速上升，手的支持力大小等于物体的重力，二者移动的距离也相同，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体重力势能的增加量，而不是等于二者之和，故D错四、要点提炼1弹性形变2.不愿定弹性形变4.相对即学即用5AB发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体确定发生了弹性形变物体发生了形变，若是非弹性形变，便无弹力作用，则物体就不具有弹性势能弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关正确的选项为A、B.