8.2 重力势能-2022-2023学年高一物理下学期同步学案+典例+练习（人教版2019必修第二册）

8.2 重力势能 基础知识梳理 一、重力做的功 1.重力所做的功 ，Δh指初位置与末位置的高度差. 2.重力做功的特点：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. 二、重力势能 1.重力势能. (1)表达式： . (2)单位：焦耳；符号：J. 2.重力做功与重力势能之间的关系： . (1)当物体由高处运动到低处时，重力做 ，重力势能 ；即WG＞0，Ep1＞Ep2. (2)当物体由低处运动到高处时，重力做 ，重力势能 ；即WG＜0，Ep1＜Ep2. 3.重力势能的系统性 重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的，而不是地球上的物体单独具有的. 三、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 . 2.重力势能的相对性：Ep＝mgh中的h是物体重心相对参考平面的 .选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的，但重力势能的差值 . 3.物体在参考平面上方，重力势能为 ；物体在参考平面下方，重力势能为 . 四、弹性势能 1.定义：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的势能，叫 . 2.影响弹性势能的因素 (1)弹性势能跟形变大小有关：同一弹簧，形变大小越大，弹簧的弹性势能就 . (2)弹性势能跟劲度系数有关：不同的弹簧发生同样大小的形变，劲度系数 ，弹性势能 . 3.势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关.重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的，弹性势能是由发生 的物体各部分的相对位置决定的. 典型例题分析 考点一：重力做功计算 【例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。已知皮球质量为m，重力加速度为g。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过程中重力做功为mg（H+h） D．从A到C过程中重力做功为mg（H-h） 【变式练习】 1．一个人将质量为2kg的物体由地面提高1m，关于物体运动过程中重力对物体所做的功，有以下几种说法，其中正确的是（　　） A．重力对物体做功－20J B．重力对物体做功20J C．重力对物体做功2J D．重力对物体做功－2J 2．如图所示，质量均为m的三个小球分别从高度都为h的光滑固定斜面顶端由静止滑到底端，三个斜面倾角不同，则（　　） A．重力对小球做功均为mgh B．弹力对小球做功均为mgh C．重力的平均功率均相等 D．到斜面底端时重力的瞬时功率均相等 考点二：弹簧弹力做功的计算 【例2】如图所示，在光滑水平桌面上有一根轻质弹簧，将弹簧一端固定，另一端施以水平拉力弹簧缓慢伸长。使弹簧伸长量为时，外力对弹簧做功，使弹簧伸长量为时，外力对弹簧做功，弹簧始终处在弹性限度内，则（　　） A． B． C． D． 【变式练习】 1．如图，质量为m的小滑块由半径为R的半球面的A端匀速率滑下，到达最低点B时所受到的摩擦力大小为，取重力加速度为g。从A到B过程，下列关于做功的说法中错误的是（　　） A．重力做功为 B．弹力做功为零 C．摩擦力做功为 D．克服摩擦力做功为 2．如图所示，重物P放在一长木板OA上，在将长木板绕O端转过一个小角度的过程中，重物P相对于木板始终保持静止．关于木板对重物P的摩擦力和弹力的做功情况是： A．摩擦力对重物不做功 B．摩擦力对重物做负功 C．弹力对重物不做功 D．弹力对重物做负功 考点三：重力势能的定义和公式 【例3】如图是可爱的毛毛虫外出觅食的示意图，缓慢经过一边长为 L 的等边三角形山丘，已知其身长为3 L，总质量为m，如图其头部刚到达最高点，假设毛毛虫能一直贴着山丘前行，则从其头部刚到山顶到头部刚到山丘底端的过程中毛毛虫的重力势能变化量为（　 ） A． mgL B． mgL C． mgL D． mgL 【变式练习】 1．功的数值有正、负，这表示（　　） A．功是矢量，有方向性 B．功有大小，正功大于负功 C．力在做功过程中，对物体运动状态改变的效果不同 D．功的正、负与重力势能的正、负所代表的意义是相同的 2．一个实心铅球与一实心木球质量相等（），将它们放在同一水平桌面上，则（　　） A．铅球的重力势能小于木球的重力势能 B