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

该高中物理知识清单系统梳理了重力势能及相关知识体系。从重力势能的定义、表达式和标矢性出发，明确重力做功的特点和大小计算，进而掌握重力做功与重力势能变化的关系，再通过参考平面理解重力势能的相对性，最后引入弹性势能的产生及与弹力做功的关系。 知识链路按“概念-规律-关系-拓展”逻辑清晰呈现，通过表格总结重力势能“四性”及重力做功与势能的对比，强化能量观念。习题覆盖选择、计算，结合建筑、弹簧等实际情境，通过微元法推导重力做功与路径无关，培养科学推理能力，助力知识理解与应用。

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 知识清单 知识点一　重力做功 1．重力势能 (1)定义：物体由于位于高处而具有的能量叫作重力势能。 (2)大小：物体的重力势能等于它所受重力的大小与所处高度的乘积。 (3)表达式：Ep＝mgh。 (4)标矢性：重力势能是标量(选填“标量”或“矢量”)。 (5)单位：与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，简称焦，符号J。 2．重力做功 (1)特点：重力做功只与运动物体的起点和终点的位置有关，而与运动物体所经过的路径无关。 (2)大小：等于物体的重力跟起点高度的乘积mgh1与物体的重力跟终点高度的乘积mgh2两者之差，即WG＝mgh1－mgh2。 3．重力做功与重力势能的关系 (1)关系式：WG＝Ep1－Ep2，其中Ep1＝mgh1表示物体在初位置的重力势能，Ep2＝mgh2表示物体在末位置的重力势能。 (2)规律：重力做正功时，重力势能减少；重力做负功时，重力势能增加。 知识点二　重力势能的相对性 1.参考平面：物体具有的重力势能总是相对某个水平面来说的。我们一般把处于这个水平面上的物体的重力势能规定为零，并把这个水平面称为参考平面。 2.相对性：选择不同的参考平面，同一物体在空间同一位置的重力势能就不同。(选填“相同”或“不同”) 3.正负的含义：参考平面上方的物体重力势能为正值，参考平面下方的物体重力势能为负值。 4.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 知识点三 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 知识点四 弹性势能 1．弹性势能的产生原因 2．弹性势能的影响因素 注：同一弹簧无论压缩还是伸长，形变量相同，弹性势能相同。 3．弹性势能与弹力做功的关系 如图所示，O为弹簧的原长处。 (1)弹力做负功时：如物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运动(伸长)时，弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能。 (2)弹力做正功时：如物体由A向O运动，或者由A′向O运动时，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能。 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹＝－ΔEp。　 知识点应用 1.在建筑工地上，塔吊先将重1 000 N的建筑材料竖直向上吊起10 m，再沿水平方向移动20 m。则在此过程中，重力做的功为(　　) A.1×104 J B.－1×104 J C.3×104 J D.－3×104 J 2.(多选)如图甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像，则弹簧的压缩量由4 cm变为8 cm的过程中(　　) A.弹力对滑块做了正功 B.弹力对滑块做了负功 C.弹性势能增加了1.8 J D.弹性势能增加了3.6 J 3. 质量 的小球，从距桌面高 的 点下落到地面的 点，桌面高 ， 取 ，以下判断正确的是( ) A. 以地面为零势能面，小球在 点的重力势能为 B. 以桌面为零势能面，小球在 点的重力势能为 C. 整个下落过程中小球所受重力做功 D. 整个下落过程中小球重力势能变化了 4.如图所示，总长为2 m的光滑匀质铁链，质量为10 kg，跨过一光滑的轻质定滑轮。开始时铁链的两底端相齐，当略有扰动时某一端开始下落，则从铁链刚开始下落到铁链刚脱离滑轮这一过程中，重力对铁链做了多少功？重力势能如何变化？(g取 10 m/s2) 5．如图所示，吊车以的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则：(重力加速度为g，不计空气阻力) (1)吊车钢索的拉力对物体做的功为多少？ (2)重力做的功为多少？ (3)物体的重力势能变化了多少？ 6.一个质量为m的物体，从高度为h1的位置A分别按下列三种方式运动到高度为h2的位置B，思考以下问题： (1)三种情况下重力对小球做功是否相同？ (2)重力对小球做功与运动路径有关吗？ (3)在丙图中推导重力做功时，利用了哪种物理思想？ 知识点应用答案 1.答案　B 解析　此过程中建筑材料在竖直方向上的位移为h＝10 m，重力做负功，故重力做功为WG＝－Gh＝－1×104 J，B正确。 2.答案　BC 解析　压缩弹簧过程中，弹力与滑块位移方向相反，弹力做了负功，B正确；Fx图线与x轴围成的面积表示弹力的功，W＝－×(8－4)×10－2×(60＋30)J＝－1.8 J，根据ΔEp＝－W＝1.8 J知，弹性势能增加1.8 J，C正确。 3.[解析]选 。以地面为零势能面，小球在 点的重力势能 ，故 错误；以桌面为零势能面，小球在 点的重力势能为 ，故 错误；整个下落过程中小球所受重力做功 ，故 正确；整个下落过程中小球重力势能变化了 ，故 错误。 4.答案　50 J　减少50 J 解析　开始时链条重心在A处，离开滑轮时重心位置在B处，即重心下降了0.5 m。所以重力做功WG＝mgh＝10×10×0.5 J＝50 J。重力势能减少50 J。 5.答案　(1)mgh　(2)－mgh　(3)增加了mgh 解析　(1)设吊车钢索对物体的拉力为F，物体的加速度a＝，方向竖直向下 由牛顿第二定律得mg－F＝ma， 故F＝mg－ma＝mg，方向竖直向上， 所以拉力做的功W＝Fh＝mgh. (2)物体被提升高度为h，重力做的功WG＝－mgh. (3)由于ΔEp＝－WG＝mgh，故物体的重力势能增加了mgh. 6.答案　(1)图甲中WG＝mgΔh；图乙中WAB′＝mgscos θ＝mgΔh；图丙中把整个路径AB″分成许多很短的间隔AA1、A1A2、…，由于每一段都很小，每一小段都可以近似地看成一段倾斜的直线，设每段小斜线的高度差分别为Δh1、Δh2、…，则物体通过每段小斜线时重力做的功分别为mgΔh1、mgΔh2、…。WAB″＝mgΔh1＋mgΔh2＋…＝mg(Δh1＋Δh2＋…)＝mgΔh ；三种情况下重力做功相同。(2)无关。(3)微元法和累积法。 学科网（北京）股份有限公司 $