8.2 重力势能（讲义）（4大知识点+7大题型）【名校生】2023-2024学年高一下物理知识精讲与细练(人教版)

8.2 重力势能 2 2 知识点1：重力做功 2 01 重力做功的理解 3 知识点2：重力势能与重力做功的关系 4 知识点3：重力势能的相对性和系统性 5 03重力势能的理解与计算 7 04重力做功与重力势能的关系 8 05匀质链条、绳索等物体的重力势能及变化 10 知识点4：弹性势能 11 06弹性势能的理解 13 07弹性势能及其变化问题 14 【基础练·强化巩固】 15 【拓展练·培优拔高】 21 课堂目标 关键词 1.通过对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Ep=mgh，体会功能关系 W =mg·△h。 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重力势能及其变化 ②重力做功及做功特点 ③ 相对性和系统性 ④ 零势能面 ⑤ 弹性势能 知识点1：重力做功 思考：假如要从 17楼去9楼，可以乘电梯，也可以走楼梯，有两种不同的下楼方式，在此过程中，重力做的功是否相等? 1. 重力做功 如下图所示，将质量为m的物块从A移到B可以有如下路径： 沿路径①(折线 AOB)：重力做的功。 沿路径②(直线 AB)：重力做的功 沿路径③(任意曲线 ACB)：可以把整个路径分成许多很短的曲线，每小段曲线的长度都很小，近似看成是一段倾斜的直线，设每小段的高度差，设没一小段的高度差分别为、、……，整个路径重力所做的功等于每小段上重力所做功的代数和，则即。 可见，质量为m的物块通过三种路径(斜线、直线、曲线从A移到B的过程中，重力做的功都相等，说明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。重力做的功等于重力与沿重力方向的位移的乘积。重力做功的这个特点，为我们提供了一个求重力做功的简单而重要的方法。 2. 重力做功的表达式 用h表示初位置与末位置的高度差，用h1、h2分别表示初位置、末位置的高度，则有 3. 重力做功的正、负 由重力做功的表达式，可以发现：物体被举高时，重力做负功(通常说物体克服重力做功)；物体下落时，重力做正功；物体在水平面上运动时，重力不做功。 【点拨】 (1)重力做功的多少，不受其他力做功的影响。不论有多少力对物体做功，重力做功只由重力大小、物体在重力方向上的位移决定 (2)重力做功不受运动状态改变的影响。 01 重力做功的理解 【典例1】竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度（　 　） A．上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功 B．上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功 C．上升过程中克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力的平均功率 D．上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率 【变式1-1】关于重力做功下列说法正确的是（　　） A．物体运动时，它的起点越高，重力对它做的功就越多 B．物体质量越大，重力对它做功越多 C．物体所处的高度只要发生变化，其重力一定做功 D．重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程 02重力势能的计算 【典例2】质量为m=0.5kg的物体从高处以水平初速度v0=5m/s抛出，则： （1）2s内重力对物体做的功是多少? （2）2s内重力对物体做功的平均功率是多少? （3）2s末，重力对物体做功的瞬时功率是多少?（g取10m/s2） 【变式2-1】一质量为的物体做自由落体运动，经历时间，重力加速度为，则下列说法正确的是（　　） A．时间内重力对物体做功为 B．时刻与时刻重力的瞬时功率之比为 C．时间内重力的平均功率为 D．前时间内与后时间内重力的平均功率之比为 【变式2-2】质量为1kg的小物体做自由落体运动，历时4s落地。重力加速度取g=10m/s。则不正确的是（　　） A．前2s、后2s，重力做的功之比为1：3 B．整个下落过程中，重力做功的平均功率为200W C．落地瞬间，重力做功的功率为400W D．第4s内重力做功的平均功率为35W 知识点2：重力势能与重力做功的关系 三峡大坝上、下游的水位差可达113m。想一想三峡大坝修建的高度与发电量有何关系? 提示：三峡大坝之所以修建得很高，是为了提高水位落差，以利于更多的机械能转化为电能。 1. 重力势能 重力做功的表达式是，发现“mgh”与重力做的功密切相关，又随着高度的增加而增加、随着质量的增加而增加，与初中学习的重力势能特征一致(物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫作重力势能)。我们把mgh叫作物体的重力势能。 2. 重力势能的大小 重力势能Ep等于物体所受重力与所处高度的乘积，表达式为Ep=mgh。其中h表示物体重心到参考平面(零势能面)的高度。 【点拨】参考平面的选择