第八章 2.重力势能-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

2.重力势能 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.重力做功的特点 2.重力势能及重力势能的相对性 3.重力做功和重力势能的变化 4.弹性势能与弹力做功的关系 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.理解重力势能的表达式，通过重力做功与重力势能变化的关系体会功能关系 3.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，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关 4.了解弹性势能的决定因素 1.物理观念：初步形成重力势能和弹性势能的概念 2.科学思维：能根据重力做功与重力势能变化的关系分析，获得结论 3.科学探究：能利用控制变量法探究影响弹性势能大小的因素 4.科学态度与责任：了解重力势能在生活、生产中的应用，培养正确的科学态度 知识点一　重力做的功 如图所示，一个质量为m的物体，从高度为h1的位置A分别按下列三种方式运动到高度为h2的位置B，重力加速度为g，在这个过程中，思考并讨论以下问题： 学生用书↓第98页 (1)甲、乙、丙三种情况下重力做的功是多少？ (2)重力做功有什么特点？ 提示　(1)题图甲中WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2； 题图乙中WAB′＝mglcos θ＝mgΔh＝mgh1－mgh2，WB′B＝0，故WAB＝mgΔh＝mgh1－mgh2； 题图丙中把整个路径AB″分成许多很短的间隔AA1、A1A2…，由于每一段都很小，每一段都可以近似地看成一段倾斜的直线，设每段小斜线的高度差分别为Δh1、Δh2…，则物体通过每段小斜线时重力做的功分别为mgΔh1、mgΔh2…，WAB″＝mgΔh1＋mgΔh2＋…＝mg(Δh1＋Δh2＋…)＝mgΔh，WB″B＝0，故WAB＝mgΔh＝mgh1－mgh2。 (2)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。 1．重力做功的表达式：WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2，其中h1、h2分别表示物体起点和终点的高度。 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。 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，重力加速度为g，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 D　[重力做功与物体的运动路径无关，只与物体初、末位置的高度差有关．从A到B的高度差是H，故从A到B重力做的功是mgH，选项D正确。] 2. (2022·陕西省宝鸡市期末)登山不仅可以强身健体，还可以领略大自然的旖旎风光，陶冶人的情操。一位登山爱好者从某山山脚的A点登至山顶上的B点，这一过程中登山者克服重力做了一定的功，下列所述因素中与登山者克服重力做功多少无关的是(　　 ) A．登山者连同所携带的装备的质量 B．当地的重力加速度的大小 C．B点与A点的高度差 D．登山者由A点登至B点的路线 D　[根据WG＝mgh，可知重力做功与质量、当地的重力加速度和初末位置的高度有关，与路径无关，D正确，A、B、C错误。] 3．如图所示，质量为m的小球从斜面上高为h处的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(重力加速度为g)(　　 ) A． B． C．mgh D．0 B　[整个运动过程中，小球的初、末位置高度差为h－＝h，故WG＝mgh，B正确。] 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：与物体运动的具体路径无关，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。 学生用书↓第99页 知识点二　重力势能　重力势能的相对性 如图所示，打夯时，夯锤被高高举起，然后砸向地面，设夯锤的质量为m(重力加速度为g)。 (1)选择地面为参考平面，夯锤在地面上的重力势能是多少？夯锤从地面被举高h后重力势能是多少？ (2)选择离地面高度h处为参考平面，夯锤在地面上的重力势能是多少？夯锤在h高处重力势能是多少？ 提示：(1)0　mgh　(2)－mgh　0 1．重力势能 (1)定义：我们把mgh叫作物体的重力势能，常用Ep表示。 (2)表达式：Ep＝mgh。 (3)单位：在国际单位制中是焦耳，符号为J。1 J＝ 1 kg·m·s－2·m＝1 N·m。 (4)重力做功与重力势能变化的关系 ①表达式：WG＝Ep1－Ep2。 ②两种情况 当物