第8章 第2节 重力势能（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（人教版2019）

第2节　重力势能 [学习目标]　1.知道重力做功的特点(物理观念).2.理解重力势能及重力做功与重力势能变化的关系(科学思维).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(物理观念).4.理解弹性势能，知道影响弹性势能大小的相关因素(科学思维)． 知识点一　重力做的功 1．重力做功的表达式：WG＝mgh，h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． 知识点二　重力势能 1．定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能． 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，表达式为Ep＝mgh. 3．单位：焦耳. 4．重力做功和重力势能变化的关系：重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加.关系式：WG＝Ep1－Ep2. 知识点三　重力势能的相对性 1．重力势能的相对性 在参考平面上物体的重力势能为0.选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的，但重力势能的差值相同.(后两空选填“相同”或“不同”) 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． 知识点四　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． 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，在弹性限度内，形变越大，弹簧的弹性势能就越大. (2)弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关：在弹性限度内，不同的弹簧发生同样大小的形变，劲度系数越大，弹性势能越大． 1．判断下列说法的正误． (1)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程．(×) (2)重力势能Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1与Ep2方向相反．(×) (3)不同弹簧发生相同的形变量时弹力做功相同．(×) (4)弹簧被压缩时，弹性势能为负；弹簧被拉伸时，弹性势能为正．(×) 2．质量为m的物体(可视为质点)从水平地面上方H高处由静止释放，落在地面后出现一个深度为h的坑，如图所示，重力加速度为g，在此过程中，重力对物体做功为mg(H＋h)，重力势能减少(选填“减少”或“增加”)了mg(H＋h). 考点一　重力做的功 【情境导学】 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？ 答案 相等． 【知识拓展】 1．重力做功只与重力和物体高度变化有关，与运动路径无关． 2．物体下降时重力做正功，WG＝mgh； 物体上升时重力做负功，WG＝－mgh. 3．重力做功的特点可推广到任一恒力做功，即恒力做功的特点是：与具体路径无关，即恒力做的功等于力与在力的方向上的位移大小的乘积，跟初、末位置有关． 【例题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．mgh B．mgh C．mgh D．0 思维导引：理解重力做功的特点，应用做功的公式求出重力做的功． 答案　B 解析　解法一　分段法 小球由A点到B点，重力做功W1＝mgh， 小球由B点到C点，重力做功为0， 故小球由C点到D点，重力做功W2＝－mgh， 故小球由A点到D点全过程中重力做功为 WG＝W1＋W2＝mg＝mgh. 解法二　全过程法 全过程，小球的高度差h1－h2＝h，重力做功WG＝mgh. 【变式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，无法求出此过程重力做的功 C．从A到B重力做功mg(H＋h) D．从A到B重力做功mgH 答案　D 解析　重力对物体所做的功只与初、末位置的高度差有关，大小为WG＝mgH，选项D正确． 考点二　重力势能 【情境导学】 如图所示，幼儿园小朋友们正在玩滑梯：小朋友从最高点滑落到地面的过程中重力做正功还是负功？重力势能是增加还是减少？ 答案 重力做正功；重力势能减少． 【知识拓展】 1．重力势能与重力势能的变化量 (1)重力势能Ep＝mgh具有相对性，与参考平面的选取有关，其中h是相对参考平面的高度．物体在参考平面下方h处，重力势能Ep＝－mgh. (2)重力势能是标量，但有正负，正负表示重力势能的大小． (3)重力势能的变化ΔEp与参考平面的选取无关，它的变化是绝对的． 2．重力做功与重力势能变化的关系 WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp (1)重力做正功，重力势能减少，重力势能的减少量等于重力所做的功． (2