2024-2025年高中物理专题8.2 重力势能（讲）（解析带答案版）.docx

专题8.2重力势能（讲）

讲教材

本节课所采用的教材是人教版高中物理必修第二册第八章第2节的内容。本节内容是首先引入重力势能概念时着重体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本概念，通过一些生活实例，让学生体验到高处物体具有潜在的能力——重力势能。通过例题总结出重力做功的特点和重力的功，接着，以例题计算引出高度具有相对性。重力势能与高度有关，在研究重力势能时应选取参考平面或零势能面。在零势能上，物体的重力势能为零，解释重力势能“+”“—”号的含义。

其次，在掌握了势能零点的基础上，通过一道分组计算，发现，选取不同的势能平面，计算得出的重力做功的大小是一样的，从而得出结论：选择不同的参考平面，物体在两个不同位置之间势能的差值是确定的，并不随参考平面的改变而改变，即重力做功具有绝对性，最后讲解的是弹性势能的概念以及弹性势能跟形变的大小有关系。

讲核心素养

物理观念：利用微元法和图象法计算变力做功的问题，理解重力势能与零势能面的选择有关，是一个相对物理量，大小取决于到零势能面的高度。

科学思维：通过重力做功和重力势能的变化关系，推导出重力势能的表达式，体验推导过程中获得新知的乐趣。

科学探究：根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式。

科学态度与责任：通过探究过程体会物理学的逻辑之美和方法之美，体会数理的巧妙结合，激发学生求知欲和学习兴趣，享受成功的乐趣。

讲图片思维导图

讲考点和题型

【考点一】重力做的功和重力势能

1．重力做的功

(1)特点：只跟物体运动的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关．

物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功，也可以说成物体克服重力做功．

(2)表达式：WG＝mgh＝mg(h1－h2)，其中h表示物体起点和终点的高度差．h1、h2分别表示物体起点和终点的高度．

2．重力势能

(1)定义：物体由于位于高处而具有的能量．

(2)大小：等于物体所受重力与所处高度的乘积，表达式为Ep＝mgh.其中h表示物体(重心)的高度．

(3)单位：焦耳，与功的单位相同．

3．重力势能的“四性”

(1)标量性

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：正负值分别表示物体处于参考平面上方和下方．

(2)相对性

选取不同的水平面作为参考平面，其重力势能具有不同的数值，即重力势能的大小与参考平面的选取有关．

(3)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．

(4)系统性

重力是地球对物体吸引而产生的，如果没有地球对物体的吸引，就不会有重力，也不存在重力势能，所以重力势能是这个系统共同具有的，平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法．

4．重力做功与重力势能的关系

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

过程量

状态量

联系

重力做功的过程是重力势能改变的过程，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力势能就改变多少，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp

【例1】如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面时的重力势能和整个下落过程中的重力所做的功为（）

A．mgh；mgh B．mgh；mg（H+h）

C．-mgh；mg（H+h） D．-mgh；mg（H-h）

【答案】C

【解析】

小球落到地面时的重力势能

整个下落过程中的重力所做的功为

故C正确。

故选C。

【变式训练1】将一个物体由地面上方的A点移至低于地面的B点，选地面为重力势能的零势能面，下列说法正确的是（??）

A．重力做功与运动过程中是否存在阻力有关

B．物体在A点的重力势能与在B点的重力势能方向相反

C．物体由A点移至B点的过程中，沿直线或曲线运动重力做功可能不同

D．物体由A点移至B点的过程中，重力做的功等于重力势能的减少量

【答案】D

【解析】

A．重力做功只与物体初、末位置的高度差及物体的质量有关，与其他因素无关，故A错误；

B．重力势能是标量只有大小没有方向，故B错误；

C．重力做功

物体从A点到B点无论是直线运动还是曲线运动，AB两点的高度差都是相同的，因此重力做功相同，故C错误；

D．物体在AB两点的重力势能分别为

重力势能减小量为

物体从A点到B点重力做功为

因此重力做功等于重力势能的减小量，故D正确。