第四章 4 势能-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】教科版（教师用书word）

4　势能 [学业要求与核心素养] 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，掌握重力势能的计算方法，知道重力势能的相对性。 3．知道重力做功和重力势能的改变的关系。 4．理解弹性势能的概念，会分析弹性势能大小的决定因素。 一、重力做功的特点 1．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__。 2．大小 等于重力跟起点高度的乘积mgh1与重力跟终点高度的乘积mgh2两者__之差__，WG＝__mgh1－mgh2__。 二、重力势能 1．定义：物体由于位于__高处__而具有的能量。 2．表达式 物体的重力势能等于它所受__重力__与所处__高度__的乘积，表达式为__Ep＝mgh__。 3．单位：__焦耳__，与功的单位相同。 4．重力做功与重力势能变化的关系 表达式：__WG＝Ep1－Ep2__。 (1)当物体从高处运动到低处时，重力做__正__功，重力势能__减小__，即WG＞0，Ep1＞Ep2。 (2)当物体由低处运动到高处时，重力做__负__功，重力势能__增加__，即WG＜0，Ep1＜Ep2。重力做负功也叫作__克服重力做功__。 三、重力势能的相对性 1．相对性 重力势能总是相对选定的__参考平面__而言的。 2．标矢性 重力势能为__标__量，其正负表示重力势能的大小。物体在参考平面上方时，重力势能为__正__值；在参考平面下方时，重力势能为__负__值。 四、弹性势能 1．概念 发生弹性形变的物体而具有的能量。 2．决定弹性势能大小的因素 在弹簧劲度系数相同时，弹簧形变量越大，弹簧的弹性势能__越大__。 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．只要物体的高度发生变化，其重力一定做功 B．同一物体在不同高度的重力势能为Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1＞Ep2 C．重力做功多少取决于物体的重力和它通过的位移 D．重力势能Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1与Ep2方向相反 答案　AB 2．关于重力势能的说法中正确的是(　　) A．质量大的物体其重力势能大 B．位置高的物体其重力势能大 C．水平地面上的物体重力势能都为零 D．水平地面上方物体的重力势能有可能比水平地面下方物体的重力势能小 解析　物体的重力势能Ep＝mgh取决于重力和物体所处的高度，质量大的物体所处的高度可能较小，位置高的物体的重力可能较小，因此它们的重力势能可能较小，选项A、B错误，D正确；参考平面不选水平地面时，重力势能Ep≠0，选项C错误。 答案　D 知识点一　重力做功的特点 　如图所示，质量为m的小球从高为h的斜面上的A点滚下经水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达处的D点时，速度为零，此过程中重力做的功是多少？ [解析]　根据重力做功的特点，重力做功只与A、D的高度差有关，即WG＝mg＝mgh。 [答案]　mgh ●核心素养·思维升华 1．在一些往复运动或多个运动过程的复杂问题中求重力做功时利用重力做功的特点，可以省去大量中间过程，一步求解。 2．重力做功大小只与重力和物体高度变化有关，与受其他力及运动状态均无关。 1．某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点经C点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程中重力做的功 B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功 C．从A到B重力做功mg(H＋h) D．从A到C重力做功mg(H－h) 解析　重力做功与物体的运动路径无关，只与初末状态物体的高度差有关，从A到B的高度是H，故从A到B重力做功mgH，从A到C的高度差是(H－h)，故从A到C重力做功mg(H－h)，选项C错误，D正确。 答案　D 知识点二　重力势能与重力势能的变化 重力势能与重力势能变化的关系 重力势能 重力势能的变化(量) 大小 Ep＝mgh(h为相对于参考平面的高度) ΔEp＝mgh2－mgh1(mgh1、mgh2分别为初、末位置的重力势能) 影响 因素 重力“mg”和某一位置的高度“h” 重力mg和物体的末、初位置的高度差Δh＝h2－h1 特点 (1)相对性：与参考平面的选取有关，同一位置的物体，选择不同的参考平面，会有不同的重力势能值 (1)绝对性：与参考平面的选取无关，初、末位置相同的不同过程，选择不同的参考平面，重力势能的变化相同 (2)状态量：与某一位置对应 (2)过程量：与位置的变化过程对应 (3)标量性：有正负，表示大小 (3)标量性：有正负，表示增大或减小 联系 ΔEp＝mgh2－mgh1 　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，有的长度悬在