第八章 第2节 重力势能（Word教参）-【优化指导】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 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．理解重力势能的表达式。 2．知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对性，知道重力势能的变化量与参考平面的选取无关。 3．了解弹性势能的决定因素。 1．通过不同路径重力做功的分析，归纳出重力做功与路径无关的特点。 2．通过重力做功与重力势能变化的关系体会功能关系。 1．通过重力做功与重力势能变化的关系解决生产生活中的实际问题。 2．通过对重力势能相对性的理解培养严谨的科学态度。 [对应学生用书P112] 一、重力做的功 1．当物体的高度发生变化时，重力做功，势能发生变化。 物体下降时重力做正功，势能减小；物体被举高时重力做负功，势能增大。因此，重力势能与重力做功密切相关。 　　　　　　　　 ↑ 2．重力做功的表达式：WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2。 3．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．我们把物理量mgh叫作物体的重力势能。→ 2．表达式：Ep＝mgh。 物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积。 说明：重力势能是标量。 单位：焦耳，1 J＝1 N·m＝1 kg·m2·s－2。 3．重力做功与重力势能之间的关系：WG＝Ep1－Ep2。 (1)当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，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。 4．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。 5．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，在参考平面上，物体的重力势能取作0。 (2)重力势能的相对性：选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的，对重力势能的差值没有影响。 (3)对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力势能也是正值；下方物体的高度是负值，重力势能也是负值，负值的重力势能，表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小。 三、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，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。 2．影响弹性势能的因素：弹性势能跟形变的大小有关系。 特例：弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关。 3．势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关。 1．(物理与体育)运动员正在参加蹦床比赛，如图所示。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)蹦床运动员蹦得越高其重力势能越大。(　　×　　) (2)蹦床运动员下落过程中重力做正功。(　　√　　) (3)蹦床运动员蹦得越高其在最低点的弹性势能越大。(　　√　　) (4)物体所受重力做的功与物体的位移有关。(　　×　　) (5)重力势能Ep1＝10 J，Ep2＝－10 J，则Ep1与Ep2方向相反。(　　×　　) 2．(教材拓展P80)严格说来，重力势能是由地球与物体所组成的“系统”共有的，而不是地球上的物体单独具有的。 (1)势能存在于相互作用的两个物体间，故势能为系统所共有，这个说法正确吗？ (2)弹性势能是否也为系统所共有？ 提示：(1)正确。　(2)是。 [对应学生用书P114] 探究点一 重力做的功 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。 只要起点和终点的位置不变，不论物体沿什么路径运动，重力所做的功都相同。 2．对重力做功的特点的理解 因为重力是恒力，大小恒定，方向总是竖直向下，由功的定义式W＝Fl cos α可知，重力做的功由重力的大小和在重力方向上位移的大小(即竖直方向上的高度差)决定，与运动路径无关，所以只要起点和终点的位置相同，不论沿着什么路径运动，重力所做的功都相同。 【例1】 (2022·内蒙古通辽高一月考)小李将质量为m的篮球(视为质点)从距水平地面的高度为h处由静止释放，篮球多次弹起后静止在地面上，篮球第n次弹起的高度hn＝(n＝1，2，3，…)。重力加速度大小为g。整个过程中，篮球受到的重力做的功为(　　) A．0 B．mgh C．mgh D．2mgh C　解析：由题意可知最终篮球静止在地面上，整个过程篮球初、末状态的高度差为h，所以篮球受到的重力做的功为mgh，C正确。 [练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