8.2重力势能 讲义-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

重力势能 一、重力做功 （1）特点：重力对物体做的功只跟起点与终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关 （2）公式：WGmghmgh1mgh2 【例1】如图所示，质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为(　 　) A．　　 B．　　 C．mgh　　 D．0 【变式1】 1. 某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从A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的曲线轨道长度不知道，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(Hh) D．从A到B重力做功mgH 2．如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则(　 　) A．沿轨道1滑下重力做功多 B．沿轨道2滑下重力做功多 C．沿轨道3滑下重力做功多 D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多 二、重力势能 （1）特点：与物体相对地球的位置（高度）有关。 （2）大小：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。 （3）公式：Epmgh（h表示物体重心相对参考平面的高度，在参考平面上方，h>0，在参考平面下方，h<0。） （4）三大特性 ① 相对性：重力势能总是相对选定的参考平面而言的。(该平面常被称为零势能面) 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。 ③ 系统性：重力势能是地球与物体所组成的系统共有的。 概念 比较项目 重力做功 重力势能 物理意义 重力对物体所做的功 由于物体与地球的相互作用，且由它们之间相对位置决定的能量 表达式 WG＝mgΔh EP＝mgh 影响大小 的因素 重力G和初末位置的高度差Δh 重力mg和相对参考面的高度h 特点 只与初末位置的高度差有关，与路径及参考平面的选择无关 与参考平面的选择有关，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 过程量 状态量 联系 重力做功过程是重力势能变化的过程，重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力势能就改变多少。即： WG＝－ΔEp＝－(Ep2－Ep1)＝Ep1－Ep2 【例2】以下说法正确的是 (1) 重力做功的多少与物体运动的路径无关．(　　) (2) 重力势能Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1与Ep2方向相反．(　　) (3) 同一物体的重力势能Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1>Ep2.(　　) (4) 在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同．(　　) (5) 重力做功WG＝－20 J时，物体的重力势能减小20 J．(　　) 三、重力做功和重力势能的关系 【例3】一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(取g＝10 m/s2)(　 　) A．重力做功为1.8 J B．重力做了0.55 J的负功 C．球的重力势能一定减少0.55 J D．球的重力势能一定增加1.25 J 【变式3】质量为m的小球从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，如图所示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别为(　 　) A．mgh，减少mg(H－h) B．mgh，增加mg(H＋h) C．－mgh，增加mg(H－h) D．－mgh，减少mg(H＋h) 【例4】如图所示，质量为M的物体放在水平地面上，物体上方安装一劲度系数为k的轻弹簧，在弹簧处于原长时，用手拉着其上端P点很缓慢地向上移动，直到物体脱离地面向上移动一段距离．在这一过程中，P点的位移为H，则物体重力势能的增加量为(　 　) A．MgH B．MgH＋ C．MgH－ D．MgH－ 【变式4】 1. 如图所示，一小球贴着光滑曲面自由滑下，依次经过A、B、C三点。以下表述错误的是(　 　) A．若以地面为参考平面，小球在B点的重力势能比C点大 B．若以A点所在的水平面为参考平面，小球在B点的重力势能比C点小 C．若以B点所在的水平面为参考平面，小球在C点的重力势能小于零 D．无论以何处水平面为参考平面，小球在B点的重力势能均比C点大 2. 下列关于重力势能的说法中正确的是(　 　) ①重力势能是物体和地球共同具有的，而不是物