第8章 2 重力势能（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第二册（人教版）

该高中物理课件围绕重力势能、重力做功及弹性势能展开，通过知识辨析问题导入，从重力做功特点切入，衔接重力势能的定义、相对性及与做功关系，再延伸至弹性势能，构建能量观念的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，通过链条类问题实例，引导学生用分段法确定重心并结合E_p=mgh计算，培养模型建构能力。知识辨析与“一语破的”小结深化理解，助力学生形成能量观念，教师可依托结构化内容提升教学效率。

2　重力势能 必备知识 清单破 知识点 1 知识点 1 重力做的功 1.重力做功的表达式:WG=mgΔh=mgh1-mgh2,式中Δh指初位置与末位置的高度差,h1、h2分别指 初位置、末位置的高度。 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。 第八章 机械能守恒定律 高中同步 知识点 1 知识点 2 重力势能 1.重力势能 (1)定义:物体所受重力与物体重心到参考平面高度的乘积。 (2)大小:Ep=mgh。 (3)单位:在国际单位制中,重力势能的单位为焦耳,符号为 J。 (4)重力势能是标量,只有大小,没有方向,但有正负之分。 2.重力做功与重力势能变化的关系 (1)表达式:WG=Ep1-Ep2=-ΔEp。 (2)两种情况: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,Ep1>Ep2;当物体 从低处运动到高处时,重力做负功,重力势能增加,即WG<0,Ep1<Ep2。重力做负功也可以说成物 体克服重力做功。 第八章 机械能守恒定律 高中同步 3.重力势能的相对性 (1)重力势能总是相对于某一水平面而言的,这个水平面叫作参考平面。在这个水平面上,物 体的重力势能取为0。 (2)Ep=mgh中的h是物体重心相对于参考平面的高度。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。 第八章 机械能守恒定律 高中同步 1.定义:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能,叫作弹性 势能。 2.弹簧的弹性势能:在弹性限度内,弹簧的弹性势能与弹簧被拉伸或被压缩的长度有关。弹性 势能的大小还与弹簧的劲度系数有关。 知识点 1 知识点 3 弹性势能 第八章 机械能守恒定律 高中同步 知识辨析 1.重力做功与路径有关吗? 2.两个不同的物体处在不同的高度,它们的重力势能一定不同吗? 3.拉开弹簧时,弹簧弹力做的是正功还是负功?弹簧的弹性势能怎么变化? 第八章 机械能守恒定律 高中同步 一语破的 1.无关。重力做功只与初、末位置的高度差有关,与路径无关。 2.不一定。物体的重力势能大小与物体重力的大小及高度两个因素有关。 3.弹簧弹力做负功,弹簧的弹性势能增加。 第八章 机械能守恒定律 高中同步 1.重力做功是重力势能变化的原因,重力势能的变化量仅由重力对物体做功的多少决定,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。 2.重力做的功与重力势能的变化量满足WG=-ΔEp。重力做正功,重力势能减少,重力势能的减 少量等于重力做的功,即WG=Ep1-Ep2;重力做负功,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,即W克=Ep2-Ep1。 关键能力 定点破 定点1 重力做功与重力势能的关系 第八章 机械能守恒定律 高中同步 1.对弹性势能的理解 (1)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。 (2)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弹性势 能为零。 (3)弹簧弹性势能的大小与弹簧的形变量和劲度系数有关。 2.弹力做功与弹性势能变化的关系 如图所示,O为弹簧处于原长时自由端所在位置。 定点2 对弹性势能的理解 第八章 机械能守恒定律 高中同步 (1)物体由O向A运动或者由O向A'运动时,弹力做负功,弹簧的弹性势能增大;弹力做多少负功, 弹性势能就增加多少。 (2)物体由A向O运动或者由A'向O运动时,弹力做正功,弹簧的弹性势能减小;弹力做多少正功, 弹性势能就减少多少。 3.弹簧弹性势能的大小 (1)表达式:根据胡克定律F=kx,作出表示弹力F与弹簧形变量x关系的F-x图线,根据W=Fx知,F- x图线与横轴所围面积等于F所做功的多少,则W=- ·kx·x=- kx2,所以Ep= kx2。 第八章 机械能守恒定律 高中同步 (2)注意点:x为弹簧长度相对于原长的变化量,同一根弹簧形变量相等(拉伸或压缩),弹性势能 相等。相对于原长,只要弹簧发生弹性形变,弹性势能就增加,此时要考虑拉伸和压缩两种情 况。 第八章 机械能守恒定律 高中同步 1.重力势能的基本计算式是Ep=mgh,式中的h表示物体的重心相对零势能面的高度。对于绳 子、链条类物体的重力势能的求解,重心位置的确定是关键。粗细均匀、质量分布均匀的长 直绳子或链条,其重心在中点;Ep=mgh中的h表示其中点相对于参考平面的高度。 2.当绳子、链条呈直线状(或水平、或竖直、或倾斜)放置时,直接应用Ep=mgh求解即可;当绳 子、链条不以直线状(如折线状)放置时,应当分段(使其每段都是直线状)求重力势能再求 和。 定点3 绳、链条类物体重力势能变化问题的求解 第八章 机械能守恒定律 高中同步 典例　如图所示,质量均匀的链条放在光滑的水平桌面上,链条长l,质量为m,有 的长度悬于 桌面下【1】。链条由静止开始下滑,设桌面的高度大于l,则在链条开始下滑到刚离开桌面【2】的 过程中重力势能改变了多少?重力做功多少?(重力加速度为g)   第八章 机械能守恒定律 高中同步 信息提取 【1】以桌面为参考平面,以悬于桌面下的部分链条为研究对象。 【2】两状态如图所示:   思路点拨 首先选取参考平面,确定初、末状态,找出链条悬垂部分的重心位置,根据重力势能公式Ep= mgh【3】,得出链条在初、末状态的重力势能,进而得出重力势能的改变量ΔEp;根据重力做功与 重力势能改变量的关系WG=-ΔEp【4】,得出重力做的功。 第八章 机械能守恒定律 高中同步 解析　以桌面为参考平面,初状态时重力势能Ep1=- mg× =- (由【1】【2】【3】得到) 末状态时重力势能Ep2=-mg× =- (由【2】【3】得到) 故重力势能变化量为ΔEp=Ep2-Ep1=- mgl 重力做功WG= mgl(由【4】得到) 答案　减少 mgl     mgl 第八章 机械能守恒定律 高中同步 $