8.2 重力势能-2023-2024学年高一物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019必修第二册）

8.2 重力势能 【考点归纳】 考点一：重力势能概念和计算 考点二：零势能面对重力势能的影响 考点三：重力做功与重力势能变化的关系 考点四：弹性势能的表达式和影响因素 考点五：弹性势能和弹力做功的关系 考点六：弹性势能的表达式 考点七：重力势能和弹性势能的综合 【知识归纳】 知识点一、重力做的功 1.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. 技巧归纳一、重力做的功推导 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，在这个过程中，思考并讨论以下问题： (1)求出图甲情形中重力做的功；(2)求出图乙情形中重力做的功；(3)求出图丙情形中重力做的功； 解答：(1)甲中WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2 (2)乙中WAB′＝mglcos θ＝mgΔh＝mgh1－mgh2，WB′B＝0，故WAB＝mgΔh＝mgh1－mgh2 (3)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，每一小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. 知识点二、重力势能 1.重力势能. (1)表达式：Ep＝mgh. (2)单位：焦耳；符号：J. 2.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，重力势能减小；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. 3.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. 三、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，这个水平面叫作参考平面，在参考平面上物体的重力势能取为0. 2.重力势能的相对性：Ep＝mgh中的h是物体重心相对参考平面的高度.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”) 3.物体在参考平面上方，重力势能为正值；物体在参考平面下方，重力势能为负值. 知识点三、弹性势能 1.对弹性势能的理解 (1)弹性势能的产生原因 (2)(弹簧)弹性势能的影响因素 2.弹力做功与弹性势能变化的关系 (1)关系：弹力做正功时，弹性势能减少，弹力做负功时，弹性势能增加，并且弹力做多少功，弹性势能就减少多少. (2)表达式：W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2. 3.注意：(1)弹力做功和重力做功一样，也和路径无关，弹性势能的变化只与弹力做功有关. (2)一般地来说，弹簧为原长时弹性势能为零，所以弹簧伸长时和弹簧压缩时弹性势能都增加，且伸长量和压缩量相同时，弹性势能相同. 【题型归纳】 题型一：重力势能概念和计算 1．（2023高一下·全国）下列关于重力势能的说法中正确的是（　　） A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C．一个物体的重力势能从-5 J变化到-3 J，重力势能变小了 D．从同一高度，将物体沿不同方向以相同速率抛出后，落地时减少的重力势能相等 2．（22-23高一下·云南玉溪·期末）关于重力势能，下列说法中正确的是（　　） A．重力势能的大小只由物体本身决定 B．物体在A、B两点的重力势能分别为EpA＝2 J，EpB＝－3 J，则EpA<EpB C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零 D．重力势能是物体和地球所共有的 3．（22-23高一下·全国·课时练习）如图所示，在离地面高为H处，将质量为m的小球以初速度竖直上抛，取抛出位置所在水平面为参考平面，则小球在最高点和落地处的重力势能分别为（    ）    A．g，0 B．， C．， D．， 题型二：零势能面对重力势能的影响 4．（22-23高一下·辽宁阜新·期末）一个0.1kg的球从1.8m的高处落到地上又弹回到的1m高度，选下落起点为参考面（）下列说法正确的是（　　） A．整个过程重力做功为1.8J B．整个过程重力做了0.8J的负功 C．物体的重力势能一定减少了0.8J D．物体在地面时的重力势能为0 5．（23-24高一下·江苏扬州·阶段练习）如图所示，可视为质点的小球位于桌子的上方，从A点运动到B点，小球质量m=1kg，h1=1m，h2=0.6m，取g=10m/s2，以桌面为参考平面，则说法错