4.重力势能
学习目标：
1.知道重力做功与路径无关的特点．
2．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算．(重点)
3．掌握重力做功与重力势能变化的关系．(重点)
4．理解重力势能的相对性．(难点)
5．知道重力势能是物体和地球系统所共有的（系统性）
课前诵读
1.重力的功:重力的功与路径无关,只与它的始末位置高度差有关,即:W G=mgh.
2.重力势能:物体受到的重力与高度的乘积,即:E p=mgh.
3.重力势能具有系统性,它是物体和地球组成的系统所共有,物体的重力势能是多少,并不是地球上的物体单独具有的;重力势能具有相对性,只有规定了零势能面之后,重力势能才有确定的值.这个值可以是正值(在零势能面以上),可以是负值(在零势能面以下),可以是零(在等势面上).
4.重力做功跟重力势能的关系:重力做功改变物体的重力势能,重力做了多少功,物体的重力势能改变多少.重力对物体做正功时,物体的重力势能减少,重力做负功时,物体的重力势能增加.即W G=E p1-E p2=-ΔE p.
课堂引入
如图，幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯，请思考以下问题：小朋友沿不同的路径从滑梯上端滑到下端，重力做的功是否相同？
合作探究
一、重力的功
重力做功与什么因素有关呢?
设质量为m的物体,从高度是h1的位置,通过下列三种例子来探究一下.
探究1:你认为这三种情况下如何求重力的功?
图甲:重力做功图乙:重力做功图丙:重力做
功
结论:
表达式:
探讨2：物体从下落过程中重力势能是增加还是减少？
二、重力势能
1.重力势能的定义
2.重力势能是
3.重力势能的单位:,符号是
4.重力做功与重力势能之间的关系
重力做功与重力势能的关系
重力做功重力势能
物理意义重力对物体做功由物体与地球的相互作用产生，且由它们之间的相对位置决定的能
表达式W G＝mgΔh E p＝mgh
影响大小的因
素重力mg和初、末位置的高度差
Δh
重力mg和相对参考面的高度h
特点只与初、末位置的高度差有关，
与路径及参考平面的选择无关
与参考平面的选择有关，同一位置的物
体，选择不同的参考平面，其重力势能
的值不同
过程量状态量
联系重力做功的过程是重力势能改变的过程，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力势能就改变多少，即W G ＝E p1－E p2＝－ΔE p
1.相对性:重力势能总是相对选定的而言,在上方,重力势能为在下方,重力势能为.
注意:有实际意义的是重力势能的,这个并不因选择不同的参考平面而有所.
2.系统性:重力势能是与组成的系统共有的.
当堂训练：
练习1
1．重力做功由重力和物体的位移决定大小．(×)
2．同一物体在不同高度时，重力势能不同．(√)
3．不同物体在同一高度，重力势能可以不同．(√)
练习2
滑雪运动员从雪山高处高速滑下，运动员的重力做了正功还是负功？其重力势能增大了还是减小了？当冲上另一个高坡时会怎样？
练习3
1．重力势能E p1＝2 J，E p2＝－3 J，则E p1与E p2方向相反．(×)
2．同一物体的重力势能E p1＝2 J，E p2＝－3 J，则E p1＞E p2.(√)
3．在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同．(×)
练习4
如图所示，起重机正在向高处起吊楼板．选择地面为参考平面和选择塔顶为参考平面，楼板在同一位置的重力势能是否相同？
练习5．如图所示，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，
桌面离地高度为h.若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及
整个过程中重力势能的变化分别是()
A．mgh，减少mg(H－h)
B．mgh，增加mg(H＋h)
C．－mgh，增加mg(H－h)
D．－mgh，减少mg(H＋h)
练习6．一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上．现将
一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则()
A．铁棒的重力势能增加了300 J
B．铁棒的重力势能增加了150 J
C．铁棒的重力势能增加量为0
D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定
练习7.质量为m的均匀链条长为L,开始放在光滑的水平桌面上时,有1/4的长度悬在桌边缘,如图所示,松手后,链条滑离桌面,问:从开始到链条刚好滑离桌面过程中重力势能变化了多少?
练习8.起重机以g/4的加速度,将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升h高度,则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少?物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多
少?(空气阻力不计)
课后作业
1.下列关于重力势能的说法正确的是()
A.重力势能是地球和物体共同具有的,而不是物体单独具有的
B.重力势能的大小是相对的
C.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功
D.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零
2.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,物体克服重力做功相同,物体增加的重力势能也相同
3.关于重力势能,以下叙述正确的是()
A.重力对物体做功越多,物体的重力势能减少越多
B.物体克服重力做功越多,物体的重力势能减少越多
C.重力对物体不做功,物体的重力势能一定为零
D.物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
4.质量为50kg、高为1.8m的跳高运动员,背越式跳过2m高的横竿而平落在高50cm的垫子上,整个过程中重力对人做的功大约为()
A.1000J
B.750J
C.650J
D.200J
5.运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法
正确的是()
A.阻力对系统始终做负功
B.系统受到的合力始终向下
C.重力做功使系统的重力势能增加
D.任意相等的时间内重力做的功相等
6.物体做自由落体运动,如图所示为其相对于地面的重力势能与下落速度的关系图象,其中正确的是()
7.一根粗细均匀的长直铁棒重600N,平放在水平地面上.现将一端从地面抬高0.50m,而另一端仍在地面上,则()
A.铁棒的重力势能增加了300J
B.铁棒的重力势能增加了150J
C.铁棒的重力势能增加量为0
D.铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关,所以无法确定
8.如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则()
A.沿轨道1滑下重力做的功多
B.沿轨道2滑下重力做的功多
C.沿轨道3滑下重力做的功多
D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多
9.在离地80m处无初速释放一小球,小球质量为m=200g,不计空气阻力,g取10m/s2,取最高点所在水平面为零势能参考平面.求:
(1)在第2s末小球的重力势能;
(2)在第3s内重力所做的功及重力势能的变化.。