高中物理重力势能

重力势能1.重力做功(1)物体的高度发生变化时,重力要做功:物体被举高时,重力做负功;物体下降时,重力做正功。

(2)重力做功的特点:用无限分割的方法可以证明,物体运动时重力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。

(3)表达式:W G=mgh=mg(h1-h2),其中h1、h2分别表示物体起点和终点的高度。

2.重力势能(1)高处有一块巨大的石头摇摇欲坠,如图所示,站在它的下面你可能会感到胆怯。

这是因为被举高的物体具有势能,当它下落时重力做功,可能对你造成伤害。

物体由于位于高处而具有的能叫作重力势能。

(2)表达式:E p=mgh,单位:焦耳(J),与功的单位相同。

(3)重力做功与重力势能的关系:重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加。

(4)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。

如图所示,若取井中水面为参考面,则地面上物体的重力势能为正值,井底物体的重力势能为负值。

思考：1.汽车在水平路面上加速行驶,汽车的重力有没有做功?2.物体沿不规则斜面滑下的过程中,重力做功属于恒力做功还是变力做功?3.质量不同的两个物体在同一高度,能不能确定哪个物体的重力势能大?重点难点探究主题1:重力做功和物体运动路径的关系问题:根据以下情况a.物体竖直向下运动,高度从h1降为h2b.物体沿倾斜直线向下运动,高度从h1降为h2c.物体沿任意路径向下运动,高度从h1降为h2完成下面的问题。

(1)推导这几种情况下重力做的功。

(2)在推导第三种情况下重力做的功的过程中,你用到了什么方法?体现了一种什么样的思想方法?(3)重力做功和物体运动路径有怎样的关系?重力做功的表达式是什么?主题2:重力势能以及重力势能的相对性和系统性问题:阅读教材中“重力势能”“重力势能的相对性”以及“势能是系统所共有的”标题下的内容,结合重力做功的特点思考下列问题。

(1)重力势能与哪些物理量有关?怎样定量表示物体的重力势能?(2)重力势能与重力做功的关系是什么?重力势能是矢量还是标量?(3)为什么说重力势能具有相对性?(4)为什么说“势能是系统所共有的”?主题3:重力势能的变化与重力做功的关系问题:如图所示,一只花盆从16楼窗台落地,已知:m=2 kg,h=50 m,h1=10 m,g=10 m/s2。

重力势能知识集结知识元重力势能知识讲解（1）定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能．（2）表达式：E p=mgh，其中h是物体的重心到参考平面（即高度取为零，零势能面）的高度．在参考面以上，h>0；在参考面以下，h<0．（3）重力势能的理解：重力势能是状态量；是标量，可正可负；单位为焦耳．（4）重力势能的特点①重力势能的相对性：重力势能是相对的，通常选择地面作为参考平面．参考平面不同，重力势能值不同，因而重力势能具有相对性．②重力势能的变化量是绝对的，具有绝对性：重力势能的变化是绝对的，与参考平面的选取无关．W G=-ΔE p③系统性：重力势能是地球与物体共同具有的，由地球和地面上物体的相对位置决定.（4）重力做功的特点①由功能关系W G=-ΔE p可知重力所做的功只跟初位置的高度h1末位置的高度h2有关，跟物体具体运动的路径无关．即：只要起点和终点的位置相同，不论是沿着直线路径由起点到终点，或是沿着曲线路径由起点到终点，做功结果均相同．②重力做功对应物体重力势能的变化，即W G=-ΔE p．例题精讲重力势能例1.在水平地面上方某处，把质量相同的P、O两小球以相同速率沿竖直方向抛出，P向上，O向下，不计空气阻力，两球从抛出到落地的过程中（）A．P球重力做功较多B．两球重力的平均功率相等C．落地前瞬间，P球重力的瞬时功率较大D．落地前瞬间，两球重力的瞬时功率相等例2.'水上摩天轮耸立在蠡湖北岸，为无锡增添了一道风景，它架设70个轿厢，可同时容纳384个人观光，如图所示。

设摩天轮的半径为R，一质量为m的游客乘摩天轮匀速旋转一圈所用时间为T，重力加速度为g。

求：（1）摩天轮旋转的角速度大小；（2）从最低点到最高点，该游客重力势能的增加量；（3）该游客在最高点时对轿厢的压力。

'A．物体克服重力做的功等于重力势能的减少量B．在同一高度将同一物体以大小相同的初速度向不同的方向抛出，从抛出到落地过程中，重力做的功相等，物体所减少的重力势能一定相等C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D．用手托住一个物体加速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体所增加的动能之和例4.已知物体在运动过程中克服重力做功50J，则以下说法正确的有（）A．重力做功为50J B．重力做功为-50JC．物体的重力势能一定减小50J D．物体的重力势能一定增加50J例5.如图所示，质量m=1kg的小球，从距桌面h1=1.2m高处的A点下落到地面上的B点，桌面高h2=0.8m。

高中物理| 7.4重力势能详解重力做功特点重力做的功由重力大小和重力方向上发生的位移（数值方向上的高度差）决定。

公式：W G=mg·Δh注意重力做功与物体的运动路径无关，只决定于运动初始位置的高度差。

重力势能物体由于位于高处而具有的能量。

表达式：E p=mghh为物体重心到参考平面的竖直高度，单位焦耳，简称焦，符号J。

重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面，也叫零势能面。

影响因素物体的质量m和所在的高度h标量：正负不表示方向重力势能为正，表示物体在参考面的上方；重力势能为负，表示物体在参考面的下方；重力势能为零，表示物体在参考面的上。

重力势能的变化ΔE p=E p2-E p1，即末状态与初状态的重力势能的差值。

对E p=mgh的理解①其中h为物体重心的高度。

②重力势能具有相对性，是相对于选取的参考平面而言的。

选择不同的参考平面，确定出的物体高度不一样，重力势能也不同。

③重力势能可正可负，在参考平面上方重力势能为正值，在参考平面下方重力势能为负值。

重力势能是标量，其正负表示比参考平面高或低。

注意a、在计算重力势能时，应该明确选取参考平面。

b、选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面。

系统性重力势能属于地球和物体所组成的系统，通常说物体具有多少重力势能，只是一种简略的说法。

重力做功与重力势能变化的关系重力势能变化的过程也就是重力做功的过程，重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加，即满足W G=-ΔE p=E p1-E p2。

重力做功物体运动时，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。

重力势能地球上的物体具有的和它的高度有关的能量，叫做重力势能。

定义式：Ep=mgh即物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

重力势能为标量。

单位：1J=1kg·m/s2·m=1Nm重力势能的变化和重力做功的关系W m g=—△E P（1）物体的高度下降时，重力做正功，重力势能减少，重力势能减少的量等于重力所做的功；（2）物体的高度增加时，重力做负功，重力势能增加，重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。

8.2重力势能【学习目标】1.认识重力做功与物体运动的路径无关的特点.2.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行有关计算.3.理解重力做功与重力势能变化的关系.4.知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球所组成的系统所共有的.5.理解弹性势能的概念．【知识要点】一、重力做功W G＝mgh W G＝ mglcosθ＝mgh W G＝mgh＝mgh1－mgh21.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（或者说只与初、末位置的高度差有关）。

2.计算式：W G =mgh =mgh1-mgh2二、重力势能1．定义：物体由于位于高处而具有的能量叫做重力势能．2．大小：物体的重力势能等于物体受到的重力和它的高度的乘积，即E p＝mgh.三、重力做的功与重力势能变化的关系重力做的功等于重力势能的减小量：W G＝E p1－E p2=-△Ep①物体由高处运动到低处时，重力做正功，物体重力势能减少；重力势能减少的数量等于重力做的功。

②物体由低处运动到高处时，重力做负功，物体重力势能增加；重力势能增加的数量等于物体克服重力做的功。

四、重力势能的相对性重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面．重力势能的正负表示大小：①对选定的参考平面而言，上方物体的高度是正值，重力势能也是正值；②下方物体的高度是负值，重力势能也是负值，重力势能为负。

③表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少。

五、弹性势能1.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，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。

2.W弹= -△E P:弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加。

【题型分类】题型一、对重力做功的理解【例1】下面有关重力势能的说法中，正确的是（）A. 举得越高的物体，具有的重力势能越大B. 质量越大的物体，具有重力势能越大C. 物体的重力势能不可能为零D. 物体的重力势能可能小于零答案D【同类练习】1．某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B 点，高度标记如图所示，则下列说法正确的是()A．从A到B的曲线轨道长度不知道，无法求出此过程中重力做的功B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功C．从A到B重力势能变化了mg(H＋h)D．从A到B重力做功mgH【答案】D【解析】：重力做功与物体的运动路径无关，只与初、末状态物体的高度差有关。