資源簡(jiǎn)介

8.2重力勢(shì)能
一學(xué)科核心素養(yǎng)
【物理觀念】樹立能量觀念：理解重力勢(shì)能的概念,知道重力做的功與路徑無(wú)關(guān)；掌握重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系；
【科學(xué)思維】在探究過(guò)程中滲透科學(xué)的研究方法：控制變量法，實(shí)驗(yàn)過(guò)程觀察法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析法，體會(huì)用“實(shí)驗(yàn)法”和“理論推導(dǎo)”相互驗(yàn)證問(wèn)題的方法；
【科學(xué)探究】對(duì)實(shí)例進(jìn)行研究,推導(dǎo)出重力勢(shì)能的表達(dá)式，然后通過(guò)計(jì)算歸納得出重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系；
【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】從對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，滲透在探究過(guò)程中體驗(yàn)解決問(wèn)題的成功喜悅，激發(fā)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣。
二學(xué)習(xí)重難點(diǎn)
1.重點(diǎn)：重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系。
2、難點(diǎn)：重力做功與路徑無(wú)關(guān)，重力勢(shì)能的概念，重力勢(shì)能的變化和重力做功的關(guān)系。
三課前預(yù)習(xí)
1．如圖所示，運(yùn)動(dòng)員從距地面高的A處投出一籃球，正中距地高的籃筐，球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中到達(dá)的最高點(diǎn)B距地面高。球的質(zhì)量，g取。按要求在表中填入數(shù)據(jù)。
零勢(shì)能面位置 籃球在A點(diǎn)的重力勢(shì)能 籃球在B點(diǎn)的重力勢(shì)能 從A到B過(guò)程中籃球重力做的功 從A到B過(guò)程中籃球重力勢(shì)能的變化
籃筐
A點(diǎn)
地面
2．（1）一個(gè)大鐘的秒針長(zhǎng)20cm，針尖的線速度是__________m/s，分針與秒針從重合至第二次重合，中間經(jīng)歷的時(shí)間為__________s。
（2）某井深8m，井上有一支架高2m，在支架上用一根長(zhǎng)3m的繩子系住一個(gè)重100N的物體。若以地面為參考平面，則物體的重力勢(shì)能為__________J；若以井底為參考平面，則物體的重力勢(shì)能為__________J。
3．光滑水平面內(nèi)用一根壓縮的彈簧把一個(gè)小球彈出時(shí)，彈力對(duì)小球做了的功，則彈簧的彈性勢(shì)能_________（選填“增大”或“減少”）了_________。
4．如圖所示，質(zhì)量為m的小球，從A點(diǎn)下落到地面上的B點(diǎn)，若以桌面為參考平面， 小球在A點(diǎn)的重力勢(shì)能為__________ ，小球在B點(diǎn)的重力勢(shì)能為______________ 整個(gè)下落過(guò)程中小球的重力勢(shì)能減少_______
5．如圖所示，質(zhì)量為50 kg的同學(xué)在做仰臥起坐運(yùn)動(dòng)。若該同學(xué)上半身的質(zhì)量約為全身質(zhì)量的，她在1min內(nèi)做了50個(gè)仰臥起坐，每次上半身重心上升的距離均為0.3m，g取10m/s2，則她克服重力做的功W=________J，做功的功率P=________W。
6．將彈簧拉長(zhǎng)或壓縮時(shí)，通過(guò)對(duì)彈簧做功，其他形式的能可以轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。一根彈簧從原長(zhǎng)被拉伸，拉力做功，此時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能為________ J。這一彈簧從原長(zhǎng)被壓縮，彈力做功，這時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能為________ J。
7．在離地面80m高處無(wú)初速釋放一小球，小球質(zhì)量m=0.2kg，不計(jì)空氣阻力，取小球釋放點(diǎn)所在水平面為參考平面，則在第2s末小球的重力勢(shì)能為 ___________ J，在第3s內(nèi)重力勢(shì)能的變化量為 ___________ J。（g取10m/s2）
8．如圖所示，O 為彈簧的原長(zhǎng)處，物體由 O 向 A 運(yùn)動(dòng)（壓縮）或由 O 向 A′運(yùn)動(dòng)（伸長(zhǎng)）時(shí)，彈力做_________功，彈性勢(shì)能________，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能；物體由 A 向 O 運(yùn)動(dòng)，或者由 A′向 O 運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈力做________功，彈性勢(shì)能_________，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。
9．如圖一輕繩跨過(guò)懸掛的定滑輪，兩端系有質(zhì)量分別為和的小球A和B，且，令兩小球靜止，細(xì)繩拉緊，然后釋放小球，小球B下落高度h時(shí)，小球B的重力勢(shì)能減少了___________，小球A的重力勢(shì)能增加了___________，A、B組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能___________（“增加”或“減少”）___________。
參考答案：
四自我檢測(cè)
1．以相同的初速率從懸崖邊拋出質(zhì)量相同的甲、乙兩球，甲球被豎直向上拋出，乙球被水平拋出，最終兩球均落在懸崖下方的水面上。不計(jì)空氣阻力。用W1、W2分別表示甲、乙兩球從拋出到落到水面重力所做的功，用、分別表示甲、乙兩球從拋出到落到水面重力勢(shì)能的變化。下列說(shuō)法正確的是（　　）
A． B． C． D．
2．某位同學(xué)正在做俯臥撐，某時(shí)刻該同學(xué)身體降低到基本靠近地板，他保持軀干成一條直線，用力快速撐直手臂。在這個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．該同學(xué)受到的重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增大
B．該同學(xué)受到的重力做負(fù)功，重力勢(shì)能減小
C．該同學(xué)受到的重力做正功，重力勢(shì)能減小
D．該同學(xué)受到的重力做正功，重力勢(shì)能增大
3．課外活動(dòng)時(shí)，王磊同學(xué)每次做引體向上大約升高0.5m，需用時(shí)1.6s，則王磊同學(xué)克服重力做功的平均功率大約為（　　）
A．50W B．350W C．150W D．250W
4．將一個(gè)物體由地面上方的A點(diǎn)移至低于地面的B點(diǎn)，選地面為重力勢(shì)能的零勢(shì)能面，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．重力做功與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否存在阻力有關(guān)
B．物體在A點(diǎn)的重力勢(shì)能與在B點(diǎn)的重力勢(shì)能方向相反
C．物體由A點(diǎn)移至B點(diǎn)的過(guò)程中，沿直線或曲線運(yùn)動(dòng)重力做功可能不同
D．物體由A點(diǎn)移至B點(diǎn)的過(guò)程中，重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量
5．某游客領(lǐng)著孩子游泰山時(shí)，孩子不小心將手中的皮球滑落，球從A點(diǎn)經(jīng)C點(diǎn)滾到了山腳下的B點(diǎn)，高度標(biāo)記如圖所示。已知皮球質(zhì)量為m，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．從A到B的曲線軌跡長(zhǎng)度不知道，無(wú)法求出此過(guò)程中重力做的功
B．從A到B過(guò)程中阻力大小不知道，無(wú)法求出此過(guò)程中重力做的功
C．從A到B過(guò)程中重力做功為mg（H+h）
D．從A到C過(guò)程中重力做功為mg（H-h）
6．若磁懸浮列車質(zhì)量為20t，因磁場(chǎng)間的相互作用而浮起高度為100mm，則列車從地面上升到100mm的過(guò)程中，其重力勢(shì)能增加是（　　）
A．20J B．200J C．2.0×104J D．2.0×107J
7．如圖所示，一輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長(zhǎng)的A點(diǎn)無(wú)初速度地釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過(guò)程中（　　）
A．重力做正功，彈簧彈力不做功
B．重力做正功，彈簧彈力做正功
C．重力不做功，彈簧彈力不做功，彈性勢(shì)能不變
D．重力做正功，彈簧彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加
8．某人把一質(zhì)量為m的物體向上拋出，物體到達(dá)高為h的最高點(diǎn)后落回到拋出點(diǎn)。若物體在上升和下落過(guò)程中所受到的空氣阻力大小均為F阻，重力加速度為g，則物體在整個(gè)過(guò)程中（　　）
A．重力做功為-mgh
B．重力做功為-2mgh
C．阻力做功為-F阻h
D．阻力做功為-2F阻h
9．有關(guān)重力勢(shì)能的變化，下列說(shuō)法中不正確的是（　　）
A．物體受拉力和重力作用向上運(yùn)動(dòng)，拉力做功是1 J，但物體重力勢(shì)能的增加量有可能不是1 J
B．從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或斜拋，落到地面上時(shí)，物體重力勢(shì)能的變化是相同的
C．從同一高度落下的物體到達(dá)地面，考慮空氣阻力和不考慮空氣阻力的情況下重力勢(shì)能的減少量是相同的
D．物體運(yùn)動(dòng)中重力做功是-1 J，但物體重力勢(shì)能的增加量不是1 J
10．某物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，若物體的重力做了100J的正功，則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．一定有100J的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力做功
B．必定有100J的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能
C．物體的重力勢(shì)能一定減少了100J
D．因未選定參考平面，故無(wú)法判知重力勢(shì)能的變化
三課前預(yù)習(xí)
1．；；；；；；；；；；；
2． 700
3． 減少 500
4．
5． 4500 75
6． 1.8 0.8
7． 40 50
8． 負(fù)功 增加 正功 減小
9． 減少
四自我檢測(cè)
1．A
【詳解】AB．重力做功只與初末位置有關(guān)，而與路徑無(wú)關(guān)；因兩小球重力相同、始末位置相同，則重力做功相同，即，故A正確，B錯(cuò)誤；
CD．根據(jù)功能關(guān)系，因重力做功相同，則兩小球重力勢(shì)能的變化相同，所以，故CD錯(cuò)誤。
故選A。
2．A
【詳解】該同學(xué)用力快速撐直手臂時(shí)，身體的重心上升，重力方向與位移方向相反，則受到的重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增大。
故選A。
3．C
【詳解】王磊同學(xué)的質(zhì)量約為50kg，一次引體向上克服重力做的功
WG=mgh=50×10×0.5J=250J
一次引體向上的時(shí)間
t=1.6s
所以王磊同學(xué)克服重力做功的平均功率
故選C。
4．D
【詳解】A．重力做功只與物體初、末位置的高度差及物體的質(zhì)量有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B．重力勢(shì)能是標(biāo)量只有大小沒有方向，故B錯(cuò)誤；
C．重力做功
物體從A點(diǎn)到B點(diǎn)無(wú)論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，AB兩點(diǎn)的高度差都是相同的，因此重力做功相同，故C錯(cuò)誤；
D．物體在AB兩點(diǎn)的重力勢(shì)能分別為
重力勢(shì)能減小量為
物體從A點(diǎn)到B點(diǎn)重力做功為
因此重力做功等于重力勢(shì)能的減小量，故D正確。
故選D。
5．D
【詳解】ABC．重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，只與物體初、末位置的高度差有關(guān)，從A到B的高度差是H，故從A到B過(guò)程中重力做功為mgH，故ABC錯(cuò)誤；
D．從A到C的高度差是（H-h），故從A到C過(guò)程中重力做功為mg（H-h），故D正確。
故選D。
6．C
【詳解】重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，有
故選C。
7．D
【詳解】在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過(guò)程中重物的高度下降，重力對(duì)重物做正功，重物的重力勢(shì)能減小；彈簧伸長(zhǎng)，彈簧的彈力對(duì)重物做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加。
故選D。
8．D
【詳解】AB．由于重力做功只與物體的初、末位置有關(guān)，與物體所經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，所以從拋出點(diǎn)至回到原出發(fā)點(diǎn)的過(guò)程中，重力做功為零，故AB錯(cuò)誤；
CD．阻力對(duì)物體做功與物體經(jīng)過(guò)的路徑有關(guān)，上升和下降過(guò)程中阻力做的功都是-F阻h，所以空氣阻力做的總功為-2F阻h，故D正確，C錯(cuò)誤。
故選D。
9．D
【詳解】ABC．重力做功與經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，與是否受其他力、其他力做功多少無(wú)關(guān)，只取決于始末位置的高度差，故ABC正確；
D．物體克服重力所做的功等于重力勢(shì)能的減少量，物體運(yùn)動(dòng)中克服重力做功1J，物體重力勢(shì)能的增加量是1J，故D錯(cuò)誤。
選不正確的，故選D。
10．C
【詳解】A．功是能量轉(zhuǎn)化的量度，但是能量不能轉(zhuǎn)化為功，故A錯(cuò)誤；
B．必定有100J的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，不一定是動(dòng)能，故B錯(cuò)誤；
C．重力做多少正功，重力勢(shì)能減少多少，所以物體的重力勢(shì)能一定減少了100J，故C正確；
D．重力勢(shì)能與零勢(shì)面的選擇有關(guān)，重力勢(shì)能的變化只取決于重力做功，與零勢(shì)面的選取無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。
故選C。
試卷第1頁(yè)，共3頁(yè)
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