实验探究一下重力势能的影响因素共36页

重力势能-探究弹性势能表达式

（一）实例展示初步感知
由以上实例可以知道，物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。而当它从所处的高处落下时，这些能量就会以做功的方式释放出来。
想一想
物体由于处在一定的高度而具有的能量是什么能量呢？这种能量的大小与哪些因素有关呢？
重力势能
做一做
（二）亲身体验加深认识
用自己的课本做如下实验，根据感觉体会物体的重力势能与什么因素有关？
4
重力势能
学习目标
1.体验课本下落实验过程重力做功的变化，运用逻辑推理找到重力做功的特点及做功与重力势能的关系 2.结合生活实例说出重力势能的相对性和重力势能是物体和地球系统共有的 3.类比重力势能的探究过程，总结出弹性势能的表达式
探究学习
板
前黑
预习案1 G2
疑问区
预习案3 G4
探究4、重力势能的系统性
想一想：重力势能跟重力做功密切相关，如果没有了重力，物体还有重力势能吗？
没有！
温馨提示：严格地说，重力势能是地球与物体所
组成的“系统”所共有的，平常所说的“物体”的重力势能，只是一种简化的说法。
一、弹性势能
发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，而具有势能，这种势能叫做弹性势能。
m( g h1 h2 h3)
mgh mgh1mgh2
物体从A落到B的过程中,重力做功
A
WG mgh
△h
mg(h1 h2)
B
h1
mgh1mgh2
h2
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关
可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.在物理学中， “mgh”是一个由特殊意义的物理量.就用这个物理量表示物体的重力势能。

2.重力势能

2．重力势能[学习目标要求] 1.知道重力做功的特点。

2.理解重力势能及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，知道重力势能是物体和地球组成的“系统”所共有的。

4.理解弹性势能，知道影响弹性势能大小的相关因素。

重力做的功1．做功表达式：W G＝mgΔh＝mgh1－mgh2，式中Δh指初位置与末位置的高度差；h1、h2分别指初位置、末位置的高度。

2．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。

3．做功的正负：物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功。

[想一想]设想你要从某座高楼的第17层下到第8层，你可以乘电梯下，也可以沿楼梯走下。

两种方式下楼，重力对你做的功是否相等？提示：相等。

重力势能及其相对性1．重力势能(1)定义：我们把mgh叫作物体的重力势能，常用E p表示。

(2)表达式：E p＝mgh。

(3)单位：在国际单位制中是焦耳，符号为J。

1 J＝1 kg·m·s－2·m＝1 N·m。

(4)重力做功与重力势能变化的关系①表达式：W G＝E p1－E p2＝－ΔE p。

②两种情况a．当物体从高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即W G＞0，E p1＞E p2。

b．当物体由低处运动到高处时，重力做负功，重力势能增加，即W G＜0，E p1＜E p2。

重力做负功也可以说成物体克服重力做功。

2．重力势能的相对性(1)参考平面：物体的重力势能总是相对于某一水平面来说的，这个水平面叫作参考平面。

在参考平面上，物体的重力势能取为0。

(2)重力势能的相对性选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的。

对选定的参考平面，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小。

[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。

探究影响动能和势能的因素实验

2、如图所示，是探究“动能大小与什么因素有关”的实验装置。
木块B被推开距离的远近的大小来（1）实验中通过观察_____________ 判断小球的动能大小；（2）为了研究动能大小与质量的关系，让质量不同的小球探究动能的大小与质量的关系从同一高度滚下，是为了 ________________________；（3）小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其它仪器得出了两组数据，如表一和表二所示
3、如图所示，某同学将两个相同的斜面并排放在水平桌面上，利用它们探究动能或重力势能与哪些因素有关。（1）将A、B两球（mA<mB）分别从两斜面的相同高度处由静止同时释放，观察到它们并排滚动且始终相对静止。这表明在滚动的任一时刻，两球的速度相同，且两球的速度跟质量无关。（2）分别在水平桌面上的C、C’处放置相同的木块，再将两球分别从两斜面的相同高度处由静止同时释放，观察到 B 球将木块撞得更远。由此可得出结论：当速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
探究影响动能大小的因素实验
茉莉花
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1、影响动能的因素（1）质量（2）速度 2、实验的方法：控制变量法（1）当探究与质量的关系时：改变质量，选择不同质量的小球，控制初速度相同，让小球从斜面的同一高度滚下。 (2)当探究与速度的关系时，改变速度，让小球从不同高度滚下。控制质量相同，选择同一小球或质量相同的小球。
3、判断动能大小的依据看木块被推开距离的远近，推得远，动能大，推得近动能小。
4、实验的现象和结论（1）探究与质量的关系质量大的小球，推开木块的距离远，动能大；质量小的小球，推开木块的距离近。结论：当速度相同时，物体的质量越大，动能越大。（2）探究与速度的关系速度大的小球，推开木块的距离远，质量小的小球，推开木块的距离近。

中考物理必考实验精解精练专题实验19探究势能大小与什么因素有关含解析

实验19探究势能大小与什么因素有关1．（2019•天津）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。

按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。

实验序号铁块质量m/g 铁块距桌面高度H/cm 桌腿进入沙子的深度h/cm①2020 1.9②2030 2.9③2040 3.8④3020 2.9⑤40204.1（1）实验中通过比较来判断物体重力势能的大小；（2）为了验证猜想一，需选择表中（填实验序号）三组数据进行分析；（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：。

【答案】（1）桌腿进入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）质量相同的物体，高度越大，重力势能越大【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。

桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。

（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。

【分析】（1）桌腿进入沙堆的深浅，体现了物体对其做功的多少。

桌腿进入沙堆越深反映了小球具有的重力势能越大。

这用到了转换法。

（2）利用控制变量法，要验证重力势能的大小与质量有关，需控制质量其他的因素相同，只有质量不同，从图中找出符合条件的实验即可。

“探究重力势能大小的影响因素”实验改进

“探究重力势能大小的影响因素”实验改进浙江温岭市第五中学（317500)陈远毅潘玲君[摘要]教材里探究重力势能大小的影响因素的实验，存在精准性不高、可见性差、不严瑾等不足，经过分析研究，笔者认为让小球撞击弹簧，通过弹簧的压缩量来比较重力势能的大小，实验效果更优。

[关键词]重力势能;影响因素；实验改进;弹簧[中图分类号]G633.7 [文献标识码]A[文章编号]1674-6058(2018)11-0049-01一、课本实验的缺点浙教版教材中，在做“探究重力势能大小的影响因素”实验时# 球撞子，并通过沙子的凹陷来比较重力势能的大小。

这个实验存在三个缺点。

1. 精准性不高。

特别是当两个物体重力势差不大时，很难区分的凹陷。

的凹陷程考又要考，这也影响了其精准性。

2. 作为演示实验时，可见性差。

因为沙子放在容器内，学生坐在，的关系，学生根本 •直观察到的凹陷。

3!大小对重力势能大小的影响时，课本中选择了一个实心和一个空心的小球进行实验，这其实是严谨的。

试想一下，如果没有阻力#速，两个小球下落到底部时速化量是一样的。

是现实中存在阻力，两个密的小球下到底部时速化量是不一样的，也就是说它们的机械是不一样的。

我们可以先地分析一下，如果一个铁球和一个泡沫球一高度自由下，在有阻力的下，它们的加速定是不的，也就是它们到达底部的时候速度是不可 i等的。

就是为我们在物对大小影响时没有选择一个空心和一个实心的小球，而选择密 %的两个小球从斜面的高度滚下的因，因为只有这样才能尽可能确保两个小球从斜面上下来的时候加速，从而尽可能使两个小球撞击物体的时候速。

所以大小对重力势能大小的影响时，也应该用两个密度相同、质量不同的小球进行实验。

但是一来体积大小又会影响的陷，所以说像课本中这样撞子的是不严谨的。

二、实验改进以上缺点，笔者设法让小球撞击弹簧，通过弹簧的压缩量来比较重力势能的大小，但是弹簧会状观察，所以笔下，笔者在弹定了一支圆珠笔芯，把它们放在针筒里面，并在针筒的，然后把针定在铁架台上。

2019年中考物理实验专题复习—探究物体的动能(重力势能、弹性势能)大小跟哪些因素有关的实验(答案解析)

2019年中考物理实验专题复习——探究物体的动能（重力势能、弹性势能）大小跟哪些因素有关的实验答案解析1．（2018•包头）在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。

实验次数钢球质量m/g 钢球下摆高度h/cm 木块滑行距离s/cm1 20 30 352 40 30 653 60 30（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是将钢球从某一高度由静止释放。

（2）从上表数据可以看出，实验中控制了速度相同，从而探究动能与质量的关系。

（3）第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做0.06J的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用甲同学的建议。

（4）由上述实验数据和现象可得出结论：速度一定时，质量越大，动能越大。

【分析】（1）让钢球从某一高度由静止释放，使钢球获得动能；一个物体能够做功就说这个物体具有能量，若物体做的功越多就说明物体具有的能量越大。

（2）影响动能大小的因素是质量和速度，在研究时要采用控制变量法，速度相同是研究动能与质量的关系；（3）根据W=mgh可求；由图知是控制速度相同时，研究动能与质量的关系，动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的；（4）运用控制变量法，通过数据得出结论。

【解答】解：（1）让钢球从某一高度由静止释放，使钢球获得动能；钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的，木块运动的距离越长，就表示钢球的动能越大；（2）让小球从斜面的同一高度处释放，使小球到达最底端的速度相同，从而探究动能与质量的关系；（3）第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做的功：W=mgh=0.02kg×10N/kg×0.3m=0.06J；上面的两次实验是在速度一定时，改变物体的质量，探究动能的大小，动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的，因此改变木板的长度，应采用甲的建议；（4）有表中的数据知：速度一定时，质量越大动能越大。

重力势能-精品教案

重力势能生：重力势能和其他能量一样，它们的单位和功的单位相同，都是焦耳，符号是J。

师：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？生：根据重力势能的表达式，重力势能与物体所受到的重力和物体的相对高度有关。

例如塔吊上吊着的重物比较可怕，但是当这个重物被放下之后就不再可怕了，因为物体被放下之后重力势能减少了；再例如树梢上的树叶，虽然所处位置比较高，但是由于它受到的重力比较小，所以它虽然比塔吊上的物体可能还高，但是我们并不感觉害怕它。

师：刚才这位同学分析得非常好。

根据重力势能的定义式，它和重力做功的表达式非常相似，么它们之间的关系是什么呢？生：当物体由高处向低处运动时，重力做正功，物体重力势能减少，也就是WG >0，Ep1>Ep2；当物体从低处运送到高处时，重力做负功（或者说物体克服重力做功），重力势能增加，也就是WG <0，Epl<Ep2．师：它们的数值具体用一个公式应该如何表示？生1：它们之间的关系应该是WG ＝△Ep生2：当物体受到的重力做正功时，物体重力势能减少；当物体克服重力做功时，物体重力势能增加，所以说重力势能的变化量和重力做功之间的关系应该是互为相反数，用公式表示应该为：WG ＝-△Ep。

师（鼓励）：刚才这个同学补充得相当好。

（学生阅读思考。

回答有关问题）师：如果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？生：当然不能，因为此时这个能量不能表示物体重力做功的实际情况。

师：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？生：不行，摩擦力做功与路径有关。

下面讨论与交流供老师参考。

[讨论与交流]物体从A点出发，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？请与其他同学讨论交流。