8.2 重力势能 作业设计 2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理作业设计方案针对《重力势能》教学，依据学生认知规律，以知识回顾梳理核心概念，方法总结构建体系，设置分层作业一、二满足不同学习需求，注重基础巩固与能力提升结合。 通过结构化知识梳理强化物理观念，如重力势能“四性”表格助学生建立能量观念。分层作业中不同轨道重力做功比较题培养科学推理，爬楼梯计算实例联系生活，答案解析促进科学论证，有效提升学生对重力势能的理解与应用能力。

高中物理人教版必修第二册 第八章《机械能守恒定律》 第2节 重力势能 作业设计 作业目标 1.了解重力做功与运动路径无关的特点。 2.理解重力势能的概念。 3.掌握重力做功和重力势能的变化关系。 4.知道重力势能的相对性。 5.定性了解弹性势能的相关因素。 学习活动设计：知识回顾 一、重力做的功 1.表达式： ， 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。 二、重力势能 1.定义：物体由于被举高而具有的能。 2.公式： ，式中 是物体重心到参考平面的高度。 3.重力势能是标量。 4.单位：焦耳；符号为 。 5.重力做功与重力势能的关系： 。 三、重力势能的相对性 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，在这个水平面上，物体的重力势能取为0。通常选地面为参考平面。 四、弹性势能 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。 2.弹簧的弹性势能：弹性势能跟形变的大小有关。弹簧的长度为原长时，弹性势能为0。在弹性限度内，弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关，被拉伸或压缩的长度越长，恢复原状过程中对外做的功就越多，弹簧的弹性势能越大。弹簧的弹性势能还跟弹簧的劲度系数有关。 学习活动设计：方法总结 1.重力势能的“四性” 系统性 (1)重力势能是物体和地球组成的系统共同具有的 (2)平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法 相对性 (1)重力势能Ep＝mgh具有相对性，与参考平面的选取有关，其中h是相对参考平面的高度，当物体在参考平面下方时Ep＝－mgh (2)重力势能是标量，正负表示大小 零势能面选取 参考平面选取是任意的，一般选择地面或物体运动的最低点为零势能面 重力势能的变化 与参考平面的选取无关，它的变化量是绝对的 2．重力做功与重力势能的关系 项目 重力做功 重力势能 物理意义 重力对物体做功 由物体与地球的相互作用产生，且由它们之间的相对位置决定的能 表达式 WG＝mgΔh Ep＝mgh 影响大 小的因素 重力mg和初、末位置的高度差Δh 重力mg和相对参考平面的高度h 特点 只与初、末位置的高度差有关，与路径及参考平面的选择无关 与参考平面的选择有关，同一位置的物体，选择不同的参考平面，其重力势能的值不同 学习活动设计：分层作业一 1.如图所示，质量关系为m1>m2>m3的三个小球分别沿三条不同的轨道1、2、3由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、3是光滑的，轨道2是粗糙的，重力对小球做的功分别为W1、W2、W3，则下列判断正确的是(　　) A．W1>W2＝W3 B．W1＝W3>W2 C．W1＝W2＝W3 D．W1>W2>W3 2.(多选)如图所示，某同学将一根橡皮筋两端固定在支架上，把一模型飞机放在橡皮筋中间，向后拉模型飞机使橡皮筋伸长，松手后橡皮筋将模型飞机弹出，在弹出过程中(　　) A.橡皮筋的弹性势能增加 B.橡皮筋的弹性势能减少 C.橡皮筋的弹力对模型飞机做负功 D.橡皮筋的弹力对模型飞机做正功 3.家住10楼的李同学某次停电时步行从一楼走楼梯回家，已知该同学质量为50 kg，每层楼的高度为3 m，取g＝10 m/s2.则该同学在这个过程中(　　) A．重力做负功，楼梯的支持力做正功 B．重力做负功，楼梯的支持力不做功 C．重力势能增加1.5×105 J D．重力势能增加1.35×105 J 4.一个质量为 的球从 的高处落到一个水平板上又弹回到 的高度。 取 ，则整个过程中( ) A. 重力做功为 B. 重力做功为 C. 物体的重力势能一定减少了 D. 物体的重力势能一定增加了 5.一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平地面上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s2)(　　) A.重力做功为1.8 J B.重力做了0.55 J的负功 C.物体的重力势能减少0.55 J D.物体的重力势能增加1.25 J 6．(多选)如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中(　　) A．重力做正功，弹力不做功 B．重力做正功，弹力做负功，弹性势能增加 C．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功 D．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功 学习活动设计：分层作业二 1.(多选)如图所示，在光滑平面上，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻弹簧，自接触弹簧到弹簧被压缩至最短过程中，以下说法正确的是(　　) A.物体的加速度逐渐减小 B.物体的速度逐渐减小 C.弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能减小 D.弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能增大 2.升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为(　　) A.mgh B.mgh＋mah C.mah D.mgh－mah 3. 如图所示，树上与 等高的 处有一个质量 的苹果下落。苹果有可能被人用篮子在与 等高处接住，也可能落到地面 处，还可能落到地面后滚入坑底 处。 取 （1） 分别以 、 、 所在水平面为零势能面，求 处苹果的重力势能。 （2） 苹果由 分别落至 或落至 处的过程中，求重力所做的功以及重力势能的变化量。 分层作业一答案 1.答案　D 解析　重力做功W＝mgh，h相等，由于m1>m2>m3，所以W1>W2>W3，故D正确． 2.答案　BD 解析　在橡皮筋将模型飞机弹出过程中，橡皮筋的弹力对模型飞机做正功，橡皮筋的弹性势能减小。故选B、D。 3.答案　A 解析　上楼梯时，重力方向竖直向下，楼梯的支持力方向竖直向上，所以重力做负功，楼梯的支持力做正功，故A正确，B错误；上楼整个过程中，重力做的功为WG＝－mgh＝－50×10×27 J＝－1.35×104 J，根据功能关系，重力做负功，所以重力势能增加1.35×104 J，故C、D错误． 4. 答案 [解析]重力做功为 ， 、 错误；整个过程中，重力做正功，物体的重力势能一定减少了 ， 正确， 错误。 5.答案　C 解析　在整个过程中，物体下降的高度为h＝1.8 m－1.25 m＝0.55 m；该过程中重力对物体做正功为W＝mgh＝0.1×10×0.55 J＝0.55 J，故A、B错误；重力做多少正功重力势能就减少多少，小球的重力势能减少0.55 J，故C正确，D错误。 6.答案　BC 解析　用不可伸长的细绳拴住重物向下摆动时，重力做正功，弹力不做功，C对；用弹簧拴住重物向下摆动时，弹簧要伸长，重物轨迹不是圆弧，弹力做负功，弹性势能增加，重力做正功，且做功比用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳做功多，所以A、D错，B对． 分层作业二答案 1.答案　BD 解析　物体自接触弹簧到弹簧被压缩至最短过程中，弹簧的弹力逐渐增大，物体受合力逐渐变大，则加速度逐渐变大，速度逐渐减小，此过程中弹力的方向与位移方向相反，则弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能增大，故选项B、D正确，A、C错误。 2.答案　A 解析　要分析重力势能的变化，只需分析重力做功。物体随升降机上升了高度h，物体克服重力做功为mgh，故物体的重力势能增加了mgh，A正确。 3.答案 [1] [解析]以 所在水平面为零势能面， 的相对高度 则 处苹果的重力势能 以 所在水平面为零势能面， 的相对高度 则 处苹果的重力势能 以 所在水平面为零势能面， 的相对高度 则 处苹果的重力势能 。 答案 [2] [解析]苹果由 落至 处，高度降低 则重力做正功 重力势能变化量 苹果由 落至 处，高度降低 则重力做正功 。 重力势能变化量 作业反馈 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $