8.2重力势能 —2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册讲义

重力势能 知识回顾 1、初中已经定性的学习了重力势能，知道重力势能与 和 有关，且 越大， 越大，重力势能越大 2、恒力功的表达式：W= 3、重力是由于 的吸引而产生的作用 新课预习 一、重力做功 通过初中所学的知识我们清楚，重力势能与 、 有关，重力做功也与质量及 有关，重力势能与重力做功都与质量及 有关，因此重力势能与重力做功密切相关，我们先研究重力做功的特点。 （1）设一个质量为m的物体，从与地面高度为h1的位置A，竖直向下运动到高度为h2的位置B，这个过程中重力做功是WG= = ； （2）若小球沿长度为L斜面从A运动到底端，再沿水平面运动到B点，如图所示，已知斜面与水平面间夹角为θ，这个过程中重力做功：WG=WG斜+WG水= + = ，若用△h表示A、B两点间的高度差，h1表示A距地面的高度，h2表示B距地面的高度，那么此过程中，WG= = 。 ( A B h 1 h 2 ) ( A B h 1 h 2 θ ) ( A B h 1 h 2 )（3）若A、B间是曲面，如图所示，从A运动B重力做功WG= 。 通过以上分析可知，尽管物体运动的路径不同，但高度的变化是 （填“相同”或“不相同”），而且重力做的功也是 （填“相同”或“不相同”）的。这表明物体运动时，重力对它做的功只跟它的 和 的位置（即 差）有关，而跟物体的路径 。 注意观察我们得到重力功的表达式，发现始终存在mgh这个量，这个量具有特殊的意义。 二、重力势能 1、定义：mgh的特殊意义在于它一方面与 密切相关，另一方面它随着高度的增加而 ，随着质量的增加而 ，恰与前述重力势能的特征 （填“相同”或“不相同”）。因此，我们把“ ”叫作物体的重力势能，常用 表示，即EP= ， 与其它形式的能一样，重力势能也是 （填“标量”或“矢量”），其单位与 的单位相同，在国际单位制中都是 ，符号为 。 2、重力势能与重力功的关系：WG= ，其中 表示物体在初位置的重力势能， 表示物体在末位置的重力势能。 当物体由高处运动到低处时，重力做 （填“正”或“负”）功，重力势能 （填“增加”或“减小”），即WG 0（填“大于”或“小于”），EP1 EP2（填“大于”或“小于”）；当物体由低处运动到高处时，重力做 功（填“正”或“负”），重力势能 （填“增加”或“减小”），即WG 0（填“大于”或“小于”），EP1 EP2（填“大于”或“小于”）。 3、重力势能的特点 （1）系统性：由EP= 可知，重力势能除了和物体本身质量有关，还与重力加速度有关，而重力加速度是由于地球产生的，即离开地球，重力加速度就 （填“存在”或“不存在”），那么重力势能也就 （填“存在”或“不存在”），所以某物体重力势能是物体与 共有的。 （2）相对性：EP= ，公式中h表示的是 ，提到高度我们都是默认 为参考系，若选择不同参考系，同一位置高度 （填“相同”或“不同”）。因此，某物体在某一位置的重力势能的大小与参考面选取 ，被选作参考面的重力势能为 ，在零势能面下的重力势能为 值，零势能面以上的重力势能值为 。重力势能也有 之分，表示重力势能的大小，即负的重力势能意味着比参考面的重力势能 。 △EP= ，重力势能的改变量与零势面的选取 （填“有关”或“无关”）。 三、弹性势能 1、定义：发生 的物体的各部分之间，由于有 的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能能。 那么弹性势能与什么有关呢？我们玩过橡皮筋，用橡皮筋射子弹，若想让子弹射的更远，应该怎么办呢？做一做看。 2、影响因素：在弹性限度内，被拉长或 的长度越长，弹簧的弹性势能就