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第4节 重力势能
学习目标：
1．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算．
2．理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关．
3．知道重力势能的相对性．
课前预习：
1．功的公式是什么？如何求一个恒力做的功？
2．你是怎样理解能量概念的？势能的概念是怎样的？
一、重力的功
重力做功与什么因素有关呢?
教材上的图7．4—1、图7．4—2、图7．4—3，独立推导这几种状况下重力做的功
在三种状况下重力做的功有何关系？？
我们可以得到什么样的结论?
_______________________________________
既然重力做功与_________无关，那么它与什么因素有关呢?答：_________________________
重力做功的表达式：______________________
其中式中各个物理量的意义：______________________________________________
物体从A点动身，分别沿光滑斜面下滑和水平抛出到达同一位置B点(如图5．4—2所示)．不计阻力，重力所做的功相同吗?你认为重力做功与物体运动的路径有关吗?为什么?
二、重力势能
探究影响物体重力势能大小的因素有哪些．
预备两个大小相同的小球：一个钢球、一个木球，再盛一盆细沙．如图。5.4—l所示．在沙盆上方同一高度释放两个小球，钢球的质量大，在沙中陷得____________．
让钢球分别从不同的高度落下，钢球释放的位置越高，在沙中陷得____________．
大家阅读教材60页“重力势能”一段，回答下面几个问题
怎样定义物体的重力势能?答：________________________________
为什么可以这样来进行定义?答:________ ________________________________________
重力势能的表达式是什么?用文字怎样叙述?
答：_____________________________________________________________
4、重力势能是矢量还是标量? 重力势能的单位是什么?符号是什么?
答：_____________________________________________________________
5、重力势能与什么因素有关?你能否列举生活中的实例加以说明?
答：_____________________________________________________________
6、依据重力势能的定义式，它和重力做功的表达式格外相像，它们之间的关系是什么呢?
答：_____________________________________________________________（用文字叙述）
7、重力做功与重力势能的关系具体用一个公式应当如何表示?
答：____________________________________________________________
8、假如重力的功与路径有关，即对应于相同的起点和终点，重力对同一物体做的功，随物体运动路径的不同而不同，我们还能把mgh叫做物体的重力势能吗?
答：_____________________________________________________________
9、当摩擦力对物体做功时，我们能不能定义有一个摩擦力势能存在呢?为什么?
答：_____________________________________________________________
总结：____________________________________________________________
___________________________________________________________________
三、重力势能的相对性和系统性
争辩回答：
1、把课本放在桌面上，课本的高度是多少呢?你的理解：_____________________
答案1、大约是课桌的高度，约为1 m左右．
答案2、它比一楼地面高出4m左右(假设同学在二楼)．
2、哪个答案错了呢?为什么？答：_________________________________
3、由此我们可以得到一个什么结论?答：______________________________
4、那么重力势能有没有相对性呢? 答：______________________________
5、我们在争辩一个物体重力势能时应当怎么办?答：_________________________________
总结：重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫_______．_______选取不同，重力势能的数值就_____．可见，重力势能具有相对性．选择哪个水平面作为参考平面，可视争辩问题的便利而定，通常选择地面作为参考平面．选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的。
6、那么重力势能是谁具有的呢?答：______________________________
7、假如没有地球，有没有重力呢?答：_____________________________
总结：重力势能应当是____________组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的，
不只是重力势能，任何形式的势能，都是相应的物体系统由于其中各物体之间，或物体内的各部分之间存在相互作用而具有的能，是由各物体的相对位置打算的．
1．当重力做负功时………………………………………………( )
A.重力势能肯定增加 B．重力势能肯定削减
C物体速度可能增大 D．物体速度可能减小
2．当重力对物体做正功时，物体的……………………………………( )
A. 重力势能肯定削减，动能肯定增加
B．重力势能肯定增加，动能肯定削减
C．重力势能肯定削减，动能不肯定增加
D．重力势能不肯定削减，动能也不肯定增加
3．下列关于重力势能的说法，正确的是………………………………( )
A．重力势能只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关
B．重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关
C．重力势能是矢量，在地球表面以上为正，在地球表面以下为负
D．重力势能的变化量等于重力对物体做的功
4．质量是50kg的人沿着长150 m、倾角为30°的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力势能增加了多少?(g取10m／s2)
5．在排球竞赛中，某运动员用400 N的力把质量为270 g的排球从2．8 m的高度扣向对方的场地内．在球被扣到落地的过程中，排球的重力势能变化了多少?(g取10m／s2)
参考答案
1．ACD 2．C 3．AB
4．-3．75X104J 3．75X104J 3．75X104J
解析：重力对人做的功为WG＝mg／cos(90°+30°)=50X10X150X(-0.5)J＝-3．75X104J．
人克服重力所做的功为3．75X104J．
重力势能增加了3．75X104J．
5．高度减小，重力势能削减了7．56J．
解析：Ep＝mg△h：0．270X10X2．8=7．56J．
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