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8.2　重力势能
【学习目标】
1.通过复习回顾、受力分析、画图计算，知道重力做功与路径无关.
2.通过观察图片、观看视频，结合生活中的实例，理解重力势能的变化与重力做功的关系.
3.通过实例分析，巩固对重力势能概念的理解，掌握影响重力势能大小的因素，会用重力势能的定义进行计算，知道重力势能的相对性
4.通过实例演示，理解弹性势能，了解弹性势能的决定因素
【学习过程】
课前检索
复习重力做功的相关内容，结合初中所学重力势能概念，完成以下内容：
1.做功必备的两个条件:一　　　　　　　　、二　　　　　　　　　　　　
2.功的表达式：　　　　　　　　.重力做功表达式：　　　　　　　　
3.重力势能的影响因素：　　　　　和 　　　.物体的质量　　　　　、所处的位置____________，重力势能就越大。
4.做功与能量的关系：力对物体做正功，物体的能量_________、力对物体做负功，物体的能量_________。
二、课中学习
（一）重力做的功
【自主学习与思考】
【思考1】将同一小球沿3种不同路径从A点移动到B点，小球质量为m，重力做功多少？.
你能根据已经学过的物理知识和计算公式，分别计算出三种情况下重力所做的功吗？
【教师点拨】重力做功
重力做功大小表达式　　　　　　　　　　　　　　　　
式中Δh指初位置与末位置的_______；h1、h2分别指_______、_______的高度。
尽管物体运动的路径不同，但高度的变化是______的，重力做的功也是_____的。
【思考2】我校举行大型培训活动时，师生需要上7楼大礼堂进行活动，当活动结束后，要从第7楼下回到1楼教室。可以乘电梯下楼，也可以沿楼梯走下楼。请问：两种方式下楼，重力做的功是否相等？
【强调】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。
（4）物体下降时重力做_______功；物体被举高时重力做_______功。
（二）重力势能
【合作交流与表达】
【合作交流1】根据多媒体展示生活中的场景图片，讨论：小朋友为什么能从滑梯顶端自由下滑？水电站为什么要修那么高的大坝？
【合作交流2】阅读物理书和相关资料，了解重力势能的概念、表达式及与重力做功的关系，交流对重力势能的理解和解读。
1.重力势能的概念：物体由于被 而具有的能量叫重力势能
2.定义：我们把________叫作物体的重力势能，常用______表示。
3.表达式：______________
4.单位：国际单位制中的是_______，符号_____；1J=_______=_______
5.重力势能的理解：
1）重力势能是________量，与物体________________________相对应
2）重力势能是_______量，只有________，没有________，但有________。正值表示物体处于参考平面________，负值表示物体处于参考平面________
3）重力势能具有________性，由________可知，高度h的相对性决定了重力势能具有相对性，重力势能的大小与________________的选取有关。
4）重力势能具有________性，重力是地球对物体吸引而产生的，所以重力势能是物体和地球这个系统共同具有的，平时所说的“物体的重力势能”只是一种简化的说法
（三）重力做功与重力势能变化的关系
【自主学习与思考】结合生活中的实例，分析重力做功与重力势能变化之间的关系。
世界上五大最高摩天轮排行，中国两个上榜，第一高达450米，假设一个50 kg的乘客从地面乘坐该摩天轮到达最高点，则：
(1)乘客重力做功为多少？
(2)乘客的重力势能变化了多少？
(3)由(1)、(2)可知，重力做功与重力势能的变化有什么关系？
【学生分析与交流】
【合作交流与表达】
重力做功 重力势能
物理意义 只与初、末位置的________有关，与路径及参考平面的选择______ 与参考平面的选择______，同一位置的物体，选择不同的参考平面，其重力势能的值_________
表达式
影响大小的因素
联系 重力做功过程是重力势能__________的过程: 1)重力做正功，重力势能_________ 2)重力做负功，重力势能_________ 重力做了多少功，重力势能就改变多少，即__________________
（四）弹性势能
【合作探究与思考】利用按动笔中的小弹簧，感受弹性势能：拉长或压缩的弹簧，弹簧发生了弹性形变能够做功，它们具有什么能量呢？跟什么因素有关？
观察展示的图片、回顾生活场景：卷紧的发条、拉开的弓、撑竿跳高运动员手中弯曲的竿等等，这些物体都发生了弹性形变能够做功，它们具有什么能量呢？跟什么因素有关？
1、弹性势能概念：发生_______的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能
2、弹簧弹性势能的影响因素
（1）
（2）
3、相对性和系统性
（1）相对性：弹性势能的大小与选定的弹性势能 位置有关，一般规定弹簧处于原长时的弹性势能
（2）系统性：弹性势能是发生 的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量，因此弹性势能具有系统性
【自主学习与思考】根据胡克定律F＝kx，作出弹力F与弹簧形变量x关系的F－x图线，如图所示：
（1）W弹＝ ＝ ，所以Ep＝ .
（2）弹性势能的变化只与弹力做功有关，弹力做 功，弹性势能增大，反之则减小；同一根弹簧，当拉伸型变量=压缩型变量时，弹簧的弹性势能
（3）弹力做功与弹性势能变化量的关系：
（五）课后检索
1.判一判
(1)物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定。(　　)
(2)在地面上的物体具有的重力势能一定等于零。(　　)
(3)只要重力做功，重力势能一定变化。(　　)
(4)物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变。(　　)
2.下列关于重力势能的说法正确的是(　　)
A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定
B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了
D．地面上的物体的重力势能一定等于零
3.质量为5 kg的钢球，从离地面100 m的高处自由下落1 s，1 s内钢球的重力势能减少了________ J，1 s末钢球的重力势能为________ J(选取地面为参考平面)；如果选取地面上1 m处的水平面为参考平面，1 s末它的重力势能为________ J；如果选取自由下落的出发点所在水平面为参考平面，1 s末它的重力势能为________ J。(g取10 m/s2)
4.如图所示的几个运动过程中，物体的弹性势能增加的是(　　)
A．如图甲，撑杆跳高的运动员上升过程中，杆的弹性势能
B．如图乙，人拉长弹簧过程中，弹簧的弹性势能
C．如图丙，模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中，橡皮筋的弹性势能
D．如图丁，小球被弹簧向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能
B组（拓展学习）
1.某游客带着孩子游泰山时，不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从山上的位置A滚到了山脚下的位置B，高度标记如图所示，则下列说法正确的是(重力加速度为g)(　　)
A．从A到B的曲线长度不知道，无法求出此过程重力做的功
B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功
C．从A到B重力做功mg(H＋h)
D．从A到B重力做功mgH
2.如图，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块、用轻绳连接并跨过滑轮不计滑轮的质量和摩擦。初始时刻，、处于同一高度并恰好处于静止状态。剪断轻绳后下落，沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块( )
A. 落地时的速度相同
B. 机械能变化量相同
C. 重力势能的变化量相同
D. 重力做功的平均功率相同
3.如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平段以恒定功率、速度匀速行驶，在斜坡段以恒定功率、速度匀速行驶。已知小车总质量为，，段的倾角为，重力加速度取，不计空气阻力。下列说法正确的有( )
A. 从到，小车牵引力大小为
B. 从到，小车克服摩擦力做功
C. 从到，小车重力势能增加
D. 从到，小车克服摩擦力做功
【学后反思】
1.请回顾本节课的探索过程，以后能否利用新旧知识之间的关系得出新的理论规律？并画出本节课新旧知识之间联结的思维导图。
2.本节课出现的例题和习题，你是否可以结合其他学科的优势，想到更好的解题办法，可以将思路写下来，并于下次课主动展示。

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