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

该高中物理课件聚焦重力势能与弹性势能，通过“尝试与思考”回顾初中定性认知，设计课本下落实验引导定量探究，从重力做功的三种情况（含微元法推导）引出重力势能表达式，再延伸至弹性势能，构建从定性到定量的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过实验体验（不同高度、质量课本下落）和问题驱动（高空抛物危害）激发兴趣，运用微元法推导重力做功体现科学推理，强调势能的系统性、相对性培养物理观念。小结结构化呈现公式及关系，帮助学生构建知识体系，教师可利用实例提升教学效率，学生能深化对能量观念的理解。

第八章 机械能守恒定律 8.2 重力势能 人教版（2019）必修 第二册 初中我们已经定性地学习了重力势能，物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。 这一节我们来进一步定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？ 尝试与思考 请同学们用课本做如下实验，体会物体的重力势能与什么因素有关？ (1)同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉 • • • (2)不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉 • • • 与质量有关：质量越大（m大），重力势能越大。 与高度有关：位置越高（h大），重力势能越大。 尝试与思考 PART 1 重力做的功 请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功 WG＝ mglcosθ ＝mgh 这种情况应该怎么计算？ WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2 重力做的功 B Δh Δh1 Δh2 Δh3 物体通过整个路径时重力做的功等于重力在每小段上做的功的代数和 WG＝mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3＋… =mg(Δh1+Δh2+Δh3+…) =mgΔh=mgh1- mgh2 微元法：化曲为直 WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2 斜面是否光滑对计算 “重力做的功”有影响吗？ 重力做的功 1.重力做功的特点： 重力做功只跟它的起点和终点的位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关。 2.重力做功的表达式： WG =mgh1－mgh2 3.mgh有什么特殊的意义？ 它与重力做功有关，又与重力势能的基本特征一致。 把物理量mgh叫做重力势能。 重力做的功 PART 2 重力势能 mgh与重力做功有关,又与重力势能的基本特征一致。 重力势能Ep 1.定义： 物体所受重力mg与所处高度h的乘积叫做物体的重力势能。 4.重力势能是标量。（所有的能量都是标量） 2.公式： Ep = mgh 3.单位： 焦耳，符号为J 注意：表达式中的h是相对于某一参考面的高度。 5.重力势能是状态量。（所有的能量都是状态量） (1)物体在参考面上，h=0，Ep=0。 (2)物体在参考面上方，h为正值，Ep为正值 参考面即高度为零的平面，一般来说参考面可以任意选取。 参考面又称零势能面 正负表示大小 Ep = mgh (h是物体相对参考面的高度——相对性) (3)物体在参考面下方，h为负值，Ep为负值 重力势能Ep 重力是地球与物体间的相互作用力，若离开了地球或物体，就谈不上重力，所以，重力势能是物体与地球所组成的“系统”所共有的。 平常只说物体具有的重力势能，是一种简化的说法。 重力势能Ep 重力势能——系统性 重力势能Ep 1.定义： 物体所受重力mg与所处高度h的乘积叫做物体的重力势能。 4.重力势能是标量。（所有的能量都是标量） 2.公式： Ep = mgh 3.单位： 焦耳，符号为J 注意：表达式中的h是相对于某一参考面的高度。 5.重力势能是状态量。（所有的能量都是状态量） 6.重力势能具有相对性和系统性。 讨论：物体下降时重力做什么功？重力势能如何变化？物体被举高时又是怎样？ 下降：正功，势能减小 举高：负功，势能增大 重力做功与重力势能变化的关系： 当正功，势能减小；重力做负功，势能增大。 重力势能Ep 重力势能Ep 7.重力做功与重力势能的关系 WG =mgΔh=mgh1－mgh2 重力做功WG (正、负） 重力势能EP （增加、减少） 重力做功和重力势能变化的关系 物体 上升 物体 下降 正 负 减少 增加 重力做的功等于重力势能的减少 物体克服重力做的功等于重力势能的增加 重力做功与参考平面有关？ h1 h2 A B C 天花板 桌面 地面 重力势能Ep 　如图所示，质量为0.5 kg的小球，从A点下落到地面上的B点，h1为1.2m，桌面高h2为0.8 m，重力加速度g为10m/s2。 (1)在表格的空白处按要求填入数据； (2)如果下落时有空气阻力，表中的数据是否会改变？ 例1 所选择的参考平面 小球在A点的重力势能 小球在B点的重力势能 整个下落过程中小球重力做的功 整个下落过程中小球重力势能的变化量 桌面 地面 　如图所示，质量为m、长为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使其长度的垂在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，重力加速度为g，则链条最左端滑至刚刚离开桌边过程中整个链条的重力势能的变化量为 A.-mgL B.-mgL C.-mgL D.-mgL 例2 √ 重力势能Ep 如图所示，一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l。重力加速度大小为g。在此过程中，绳的重力势能增加 A.mgl B.mgl C.mgl D.mgl √ PART 3 弹性势能 观察以下这几张图中的物体有什么共同点 拉开的弹簧 拉开的弓 弯曲的杆 弹性势能Ep 压缩的弹簧 1.定义：发生弹性形变的物体（弹簧）各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能。 弹性势能的大小与形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。 弹性势能的大小与劲度系数有关，劲度系数越大，相同形变量时，弹性势能越大。 弹性势能Ep 如图所示，物体与水平轻质弹簧相连，物体在O点时弹簧处于原长，把物体向右拉到A处由静止释放，物体会由A向A′运动，A、A′关于O点对称，弹簧始终在弹性限度内，则： (1)物体由A向O运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？ (2)物体由O向A′运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？ (3)在A、A′处弹性势能有什么关系？ (1)正功　减少　(2)负功　增加　(3)相等 弹性势能Ep 2.弹性势能的变化与弹力做功的关系 (1)弹力做正功时，弹性势能减小。 (2)弹力做负功时，弹性势能增大。 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹＝－ΔEp。 弹性势能Ep 3.弹性势能具有相对性和系统性 (1)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和发生弹力作用而具有的能量，因此弹性势能具有系统性。 (2)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，一般规定弹簧原长处为其零势能的位置。 F拉 x F拉 0 x l F拉 = kx F2 F3 F4 F5 F1 Δx1 Δx2 Δx3 Δx4 弹性势能Ep 若取弹簧自然长度时为弹簧零势能，则有： 势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关。重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定的，弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置决定的。我们以后还会学到其他形式的势能。 例如：电势能、分子势能 弹性势能Ep 　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，弹力做正功 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 例3 √ 弹性势能Ep 如图所示，质量为m的物块与弹簧连接，静止在倾角为θ的光滑斜面上，且弹簧与斜面平行。用一外力使物块缓慢沿斜面运动直至弹簧恢复原长，重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k。该过程中，下列说法正确的是 A.弹簧弹力做负功 B.弹簧的弹性势能一直增大 C.物块的重力势能增加了 D.物块的重力势能增加了 √ 重力势能 重力做的功 WG = mgΔh 只与初末状态物体的高度差有关 重力势能 Ep=mgh，同零势能面的选取有关 WG=-ΔEp，同零势能面的选取无关 标量，“正负”号表大小，与地球组成的系统共有 弹性势能 W弹=-ΔEp 与k、Δx有关 课堂小结 三、弹性势能 二、重力势能 一、重力做的功 WG=mgΔh 只与初末状态物体的高度差有关 Ep=mgh 重力势能 WG=-ΔEp 与k、x有关 W弹=-ΔEp $