第8章 2 重力势能（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高一物理必修第二册同步学案（人教版）

该高中物理课件聚焦“机械能守恒定律”核心章节，系统涵盖重力势能（mgh）、弹性势能等知识点，通过“梳理教材 夯实基础”模块衔接能量概念前备知识，结合mgΔh公式及参考平面关系，搭建从概念到规律的学习支架。 其亮点在于模块化设计（梳理、探究、演练、作业），依托示意图（高度H/h、长度1.6m等标注及A/B/D位置标记）助力模型建构，“探究重点”模块通过科学推理深化能量观念，“随堂演练”以具体数值促进科学论证。能帮助学生夯实物理观念、提升科学思维，教师可借助结构化内容高效实施教学。

第八章　机械能守恒定律 2　重力势能 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 目录 contents Part 01 梳理教材 夯实基础 Part 02 探究重点 提升素养 Part 04 课时作业 Part 03 随堂演练 逐点落实 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 梳理教材 夯实基础 返回导航 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 mgΔh 有关 无关 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 mgh 焦耳 J 减少 增加 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 参考平面 不同 无关 正值 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 弹性 弹力 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 位能 地球 弹性 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 探究重点 提升素养 返回导航 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 随堂演练 逐点落实 返回导航 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 谢谢观看 第八章　机械能守恒定律 返回导航 1 1．认识重力做功与物体运动路径无关的特点。 2．理解重力势能及重力做功与重力势能变化的关系。 3．知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的。 4．理解弹性势能的概念，知道影响弹性势能大小的相关因素。　 一、重力做的功 1．功的大小：WG＝_______。 2．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______，而跟物体运动的路径_______。 二、重力势能 1．大小：Ep＝______。 2．单位：在国际单位制中，重力势能的单位是____，符号为__。 3．重力做的功与重力势能的关系： WG＝Ep1－Ep2 重力做正功，重力势能____；重力做负功，重力势能____。 三、重力势能的相对性 物体的重力势能总是相对于________来说的，选不同的参考平面，物体重力势能的数值是____的；重力势能的变化与所选参考平面____。对选定的参考平面，上方物体的重力势能是____，下方物体的重力势能是负值。 四、弹性势能 1．弹性势能的概念：发生____形变的物体的各部分之间，由于____的相互作用而具有的势能。 2．弹性势能大小的相关因素：弹簧的形变量越大，劲度系数越大，弹性势能就越大。 3．对势能的认识 (1)势能也叫____，与相互作用的物体的相对位置有关。 (2)重力势能是由____和地面上物体的相对位置决定的。 (3)弹性势能是由发生____形变的物体各部分的相对位置决定的。 1．判断下列说法的正误。 (1)同一物体在不同高度时，重力势能不同。(　　) (2)重力做功与物体的位移有关。(　　) (3)重力做功WG＝－20 J时，物体的重力势能减小20 J。(　　) (4)弹性势能与弹簧的弹性形变量和劲度系数有关。(　　) (5)不同的弹簧发生相同的形变量时弹性势能变化量不同。(　　) (6)弹簧被压缩时，弹性势能为负，弹簧被拉伸时，弹性势能为正。(　　) 【答案】　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 2．质量为m的物体(可视为质点)从地面上方H高处由静止释放，落在地面后出现一个深度为h的坑，如图所示，重力加速度为g，在此过程中，重力对物体做的功为________，重力势能__________(填“减少”或“增加”)了________。 【答案】　mg(H＋h)　减少　mg(H＋h) 一、重力做的功 1．质量相同的三个小球A、B、C，从同一高度下落，A做自由落体运动，B沿光滑曲面下滑，C沿粗糙斜面下滑，最终都落到地面上。 (1)分析小球在下落过程中的受力情况； (2)下落过程中重力对三球做的功相同吗？ (3)在推导重力做功的公式时，利用了哪种物理思想？ 【答案】　(1)A球只受重力作用，B球受重力和曲面的支持力作用，C球受重力、支持力、摩擦力三个力的作用。 (2)重力做功相同。 (3)分割与求和的极限思想。 1．重力做功大小只与重力和物体高度变化有关，与受其他力及运动状态均无关。 2．物体下降时重力做正功，物体上升时重力做负功。 3．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。 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点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，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 【解析】　重力对物体所做的功只与初、末位置的高度差有关，大小为WG＝mgH，故选项D正确。 【答案】　D 方法总结 计算重力做功时，找出初、末位置的高度差h，直接利用公式WG＝mgh即可，无需考虑中间的复杂运动过程。 二、重力势能 2．如图所示，质量为m的物体自高度为h2的A处下落至高度为h1的B处(重力加速度为g)。求下列两种情况下，重力做的功和重力势能的变化量，并分析它们之间的关系。 (1)以地面为零势能参考面； (2)以B处所在的高度为零势能参考面。 【答案】　(1)重力做的功WG＝mgΔh＝mg(h2－h1)，选地面为零势能参考面，EpA＝mgh2，EpB＝mgh1，重力势能的变化量ΔEp＝mgh1－mgh2＝－mgΔh。 (2)以B处所在的高度为零势能参考面，重力做功WG＝mgΔh＝mg(h2－h1)。物体的重力势能EpA＝mg(h2－h1)＝mgΔh，EpB＝0，重力势能的变化量ΔEp＝0－mgΔh＝－mgΔh。 综上两次分析可见WG＝－ΔEp，即重力做的功等于重力势能的变化量的负值，而且重力势能的变化与零势能参考面的选取无关。 1．重力势能的“三性” 相对性 Ep＝mgh中的h是物体重心相对参考平面的高度。参考平面选择不同，则物体的高度h不同，重力势能的大小也就不同，所以确定某点的重力势能首先选择参考平面 系统性 重力是地球与物体相互吸引产生的，所以重力势能是物体和地球组成的系统共有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化说法 标矢性 重力势能是标量，只有大小，没有方向，但有正负。重力势能正负的含义：正值表示物体处于参考平面上方，负值表示处于参考平面的下方 2.重力势能变化的绝对性：物体在两个高度不同的位置时，由于高度差一定，重力势能之差也是一定的，即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关。 3．重力做功与重力势能变化的关系 (1)重力对物体所做的功，等于物体重力势能变化量的负值，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp。 (2)当物体从高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即WG＞0，ΔEp＜0。重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减少多少。 (3)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，ΔEp＞0。重力对物体做多少负功，物体的重力势能就增加多少。 　关于重力势能的说法，正确的是(　　) A．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功 B．在地平面下方的物体，它具有的重力势能一定小于零 C．重力势能减少，重力一定对物体做正功 D．重力势能增加，重力一定对物体做正功 【解析】　物体的重力势能与所选的零势能面有关，重力势能等于零的物体，高度也可以很高，也可以对别的物体做功，选项A错误；重力势能的大小与零势能面的选取有关，在地平面下方的物体，它具有的重力势能不一定小于零，选项B错误；重力势能减少，重力一定对物体做正功；重力势能增加，物体一定克服重力做功，选项C正确，D错误；故选C。 【答案】　C 　如图所示，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9.8 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＝2×9.8×0.4 J＝7.84 J 物体落至地面时，物体的重力势能为：Ep2＝mgh2＝2×9.8×(－0.8) J＝－15.68 J 因此物体在此过程中的重力势能减少量为：ΔEp＝Ep1－Ep2＝7.84 J－(－15.68) J＝23.52 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′＝2×9.8×1.2 J＝23.52 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′＝23.52 J－0＝23.52 J； (3)通过上面的计算，说明重力势能是相对的，它的大小与参考平面的选择有关，而重力势能的变化量是绝对的，它与参考平面的选择无关。 【答案】　(1)7.84 J　23.52 J　(2)23.52 J 23．52 J　(3)见解析 总结提升 重力势能变化多少是由重力做功的多少来度量的，与物体除重力外是否还受其他力作用，以及除重力做功外是否还有其他力做功等因素均无关。 　在离地面80 m处无初速度地释放一小球，小球质量为m＝200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取释放点所在水平面为参考平面。求： (1)在第2 s末小球的重力势能。 (2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化。 【解析】　(1)以释放点所在水平面为参考平面，在第2 s末小球所处的高度为： h＝－eq \f(1,2)gt2＝－eq \f(1,2)×10×22 m＝－20 m 重力势能：Ep＝mgh＝200×10－3×10×(－20) J＝－40 J Ep＜0，说明小球在参考平面的下方。 (2)在第3 s末小球所处的高度为： h′＝－eq \f(1,2)gt′2＝－eq \f(1,2)×10×32 m＝－45 m 第3 s内重力做的功为：W＝mg(h－h′)＝200×10－3×10×(－20＋45) J＝50 J 由重力做功与重力势能改变的关系可知，小球的重力势能减少了50 J。 【答案】　(1)－40 J　(2)50 J　重力势能减少了50 J 三、弹性势能 3．如图所示，滑块以初速度v冲向固定在竖直墙壁的弹簧，并将弹簧压缩。在弹簧压缩的过程中，分析弹簧弹力做功情况及弹性势能的变化。 在弹簧恢复形变，从最大压缩量向原长恢复的过程中，分析弹簧弹力做功情况及弹性势能的变化。 【答案】　在弹簧压缩的过程中：弹簧给滑块的力F与速度的方向相反，滑块克服弹簧弹力做功，即弹簧弹力做负功，弹簧被压缩了，弹性势能增加了。 在弹簧恢复形变过程中：弹簧给滑块的力F向右，弹簧弹力做正功，弹簧的形变减小，弹性势能减少了。 1．对弹性势能的理解 (1)弹性势能的产生原因 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①物体发生了弹性形变,②各部分间的弹力作用)) (2)(弹簧)弹性势能的影响因素 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①弹簧的形变量x,②弹簧的劲度系数k)) (3)系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量，因此弹性势能具有系统性。 (4)相对性：弹性势能的大小与选定的零势能位置有关，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的势能为零势能。 2．弹性势能表达式的推导 根据胡克定律F＝kx，作出弹力F与弹簧形变量x关系的F－x图线，根据W＝Fx知，图线与横轴所围的面积应等于F所做的功，即W＝eq \f(kx·x,2)＝eq \f(1,2)kx2，所以Ep＝eq \f(1,2)kx2。 3．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。 4．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。 　(多选)如图所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是(　　) A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比 B．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等 C．弹簧的弹力做正功，弹簧的弹性势能减小 D．弹簧的弹力做负功，弹簧的弹性势能增加 【解析】　由功的计算公式W＝Flcos θ知，恒力做功时，做功的多少与物体的位移成正比，而弹簧对物体的弹力是一个变力F＝kl，所以A错误；弹簧开始被压缩时弹力小，物体移动相同位移，弹力做的功也少，弹簧的压缩量变大时，弹力也变大，物体移动相同的距离做的功多，故B正确；物体压缩弹簧的过程，弹力做负功，弹簧的压缩量增大，弹性势能增大，故C错误，D正确。 【答案】　BD 1. (重力做功的特点)如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则(　　) A．沿轨道1滑下重力做的功多 B．沿轨道2滑下重力做的功多 C．沿轨道3滑下重力做的功多 D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多 【解析】　物体重力所做的功只与物体初末位置的高度差有关，与路径无关，故选项D正确。 【答案】　D 2．(重力势能的理解)(多选)下列对重力势能的理解正确的是(　　) A．物体做匀速直线运动时，其重力势能一定不变 B．当重力对物体做功时，该物体具有的重力势能也一定变化 C．物体重力势能的数值随选择的参考平面的不同而不同 D．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零 【解析】　做匀速直线运动的物体，只要它的重力做功，即高度发生变化，它的重力势能就一定发生变化，A错误；重力做功是物体重力势能变化的原因，重力做功，重力势能一定发生变化，B正确；重力势能的大小是相对参考面而言的，如果选择的参考面不同，则物体的重力势能也一定不同，C正确；重力势能是相对量，只有确定一个参考平面，重力势能才有确定值，在地面上的物体，重力势能不一定为零，D错误。 【答案】　BC 3. (重力势能及重力势能的变化)一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A先落到地面C最后滚入沟底D。已知AC、CD的高度差分别为2.2 m和3 m，以地面C为零势能面，g＝10 m/s2，A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示。算出该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是(　　) A．15.6 J和9 J　 B．9 J和－9 J C．15.6 J和－9 J D．15.6 J和－15.6 J 【解析】　以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Ep＝mgh＝0.3×10×(－3) J＝－9 J，从A落下到D的过程中重力势能的减少量ΔEp＝mgΔh＝0.3×10×(2.2＋3) J＝15.6 J，选项C正确。 【答案】　C 4．(重力做功与重力势能变化的关系)一个物体从空中落下，在这个过程中，重力对它做的功为2 000 J，物体克服空气阻力做的功为100 J。则在这一过程中，物体的重力势能(　　) A．减小了2 000 J B．减小了2 100 J C．增加了2 000 J D．减小了1 900 J 【解析】　重力做正功，重力势能减小，重力做了2 000 J的正功，故重力势能减少2 000 J；综上所述重力势能减少2 000 J，A正确，C错误；重力做了多少功，重力势能就改变多少，与其他力做功无关，B、D错误。 【答案】　A 5．(弹性势能的理解)关于弹性势能，下列说法中正确的是(　　) A．只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性势能，其他物体发生弹性形变时是不会有弹性势能的 B．弹簧伸长时有弹性势能，压缩时没有弹性势能 C．同一个弹簧形变量越大，弹性势能就越大 D．火车车厢底下的弹簧比自行车车座底下的弹簧硬，所以将它们压缩相同的长度时，火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能小 【解析】　弹簧发生弹性形变时具有弹性势能，其他物体发生弹性形变时也具有弹性势能，故A错误；弹簧伸长和压缩时都发生了弹性形变，都具有弹性势能，故B错误；同一个弹簧形变量越大，对外做功的本领越大，具有的弹性势能就越大，故C正确；火车车厢底下的弹簧比自行车车座底下的弹簧硬，劲度系数大，将它们压缩相同的长度时，火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能大，故D错误。 【答案】　C $