第8章 第2节 重力势能（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，全国通用）

第2节　重力势能(强基课—逐点理清物理观念) 课标要求 层级达标 理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。 学考层级 1.知道重力做功的特点。 2.理解重力势能的表达式。 3.了解弹性势能的概念及决定因素。 选考层级 1.通过物体沿不同路径运动时重力做功的分析，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。 逐点清(一)　重力做功的特点 [多维度理解] 1．重力做的功 重力所做的功WG＝mgΔh，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。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)重力做功与路径无关，只与该物体初、末位置的高度差有关。(√) (2)同一物体运动的位移越大，重力对其做的功越多。(×) (3)物体下降时重力做正功，WG＝mgh；物体上升时重力做负功，WG＝－mgh。(√) 2.如图所示，某段滑雪雪道倾角θ＝30°，总质量m＝50 kg的滑雪运动员和雪橇从距底端高为h＝10 m 处的雪道上由静止开始匀加速下滑，所受阻力为Ff＝150 N，g取10 m/s2，运动员从上向下滑到底端的过程中，重力所做的功为(　 ) A．4 500 J　　　　　 B．5 500 J C．5 000 J D．6 000 J 解析：选C　根据题意可知，重力所做的功为W＝mgh＝5 000 J，故A、B、D错误，C正确。 3.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，当它到达处的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为(重力加速度为g)(　 ) A．　 B． C．mgh　　 D．0 解析：选B　解法一　分段法 小球由A→B，重力做正功W1＝mgh；小球由B→C，重力做功为0；小球由C→D，重力做负功W2＝－mg·；故小球由A→D全过程中重力做功WG＝W1＋W2＝mg＝mgh，B正确。 解法二　全过程法 全过程的高度差为h1－h2＝h，故WG＝mgh，B正确。 逐点清(二)　重力势能 [多维度理解] 一、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。 二、重力势能的相对性 1．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；物体在参考平面下方时，重力势能为负值。 1．重力势能与重力势能的变化量 (1)重力势能Ep＝mgh的大小与参考平面的选取有关，其中h是相对参考平面的高度。当物体在参考平面下方h处，重力势能Ep＝－mgh。 (2)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)当物体由高处运动到低处时，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)当物体由低处运动到高处时，重力做负功(物体克服重力做功)，重力势能增加，重力势能的增加量等于物体克服重力所做的功。 [典例]　如图所示，水平桌面距地面的高度为0.8 m，一物体(可看成质点)质量为2 kg，放在桌面上方0.4 m的支架上，则：(g取10 m/s2) (1)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量； (2)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量； (3)比较以上计算结果，说明什么问题？ [解析]　(1)以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度为h1＝0.4 m，因而物体具有的重力势能为 Ep1＝mgh1＝2×10×0.4 J＝8 J 物体落至地面时，物体的重力势能为 Ep2＝mgh2＝2×10×(－0.8)J＝－16 J 因此物体在此过程中的重力势能减少量为 ΔEp＝Ep1－Ep2＝8 J－(－16)J＝24 J。 (2)以地面为参考平面，物体距参考平面的高度为 h1′＝(0.4＋0.8)m＝1.2 m，因而物体具有的重力势能为 Ep1′＝mgh1′＝2×10×1.2 J＝24 J 物体落至地面时，物体的重力势能为Ep2′＝0 在此过程中，物体的重力势能减少量为 ΔEp′＝Ep1′－Ep2′＝24 J－0＝24 J。 (3)通过上面的