2021高中物理人教版必修第二册课件：第八章 第2节 重力势能

形的三棱柱,等边三角形边长为L。从右端刚到达最高点开始,到链条中点
刚刚到达最高点的过程中,链条的重力势能的变化量是(假设链条能一直贴
着三棱柱运动)( D )
√3
A. 3 mgL
√3
B. 4 mgL
√3
C. 6 mgL
√3
D.12 mgL
解析 选等边三角形底边所在平面为参考平面,初状态的重力势能为

探究点一
重力做的功
导学探究
如图所示,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,在这个过程中思考并讨论以下问题:
(1)根据功的公式求出甲、乙两种情况下重力做的功。
要点提示 甲中WG=mgh=mgh1-mgh2,乙中WG'=mglcos θ=mgh=mgh1-mgh2。
1
Ep1=3mg×2sin
√3
60°=12mgL,链条中点刚刚到达最高点时的重力势能为

1
Ep2=2×3mg×2sin
√3
√3
60°= 6 mgL,其重力势能的变化量为
√3
√3
ΔEp=Ep2-Ep1= 6 mgL-12mgL=12mgL,故 D 正确。
对点演练
2.(2023福建福州高一期末)如图所示,质量为m的苹果从距地面高度为H的
1.通过对不同路径重力做功的分析,归纳重力做功与路径无关的特点。
(科学探究)
学 2.理解重力势能的表达式。通过重力做功与重力势能变化的关系体会
习
功能关系。(物理观念)
目
标 3.知道重力势能的大小与参考平面的选取有关,即重力势能具有相对性,
但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。(科学思维)

力F作用下物体处于静止状态。当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动过程 中
下列说法正确的是 A、弹簧的弹性势能逐渐减小
(D)
B、弹簧的弹性势能逐渐增大
F
C、弹簧的弹性势能先增大再减小
B
D、弹簧的弹性势能先减小再增大
第十七页，共二十页。
3、如图所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧
第十九页，共二十页。
5. 如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与物块拴接，物块放在光滑水平面 上。现用外力缓慢拉动物块，若外力所做的功为W，则物块移动了多大的距离？
提示 外力所做的功等于弹簧弹性势能的增加。
解析 若以Ep表示弹簧最终的弹性势能，则外力所做 的
功
W E 1 kl 2
2 p
这种势能叫做弹性势能。 物体具有弹性势能的条件是发生弹性形变：
第五页，共二十页。
二、探究影响弹性势能大小的因素
1.实验设计： 2.实验方法：控制变量法(1)改变l (2)改变弹簧劲度系数k 3.实验结论：(1)与弹簧形变量l有关 (2)与弹簧劲度系数k有关 形变量l一定,弹簧的劲度系数k越大，弹性势能越大； 弹簧劲度系数k一定，弹簧的形变量ΔL越大，弹性势能也越大。
所以，弹簧的伸长量亦即物块移动的距离。 l 2W k
第十五页，共二十页。
当堂小练
1、如图，在一次“蹦极”运动中，人由高空跃下到最低点的整个过
程中，下列说法正确的是（ ） AB
A.重力对人做正功
B.人的重力势能减小了 C.“蹦极”绳对人做负功 D.“蹦极”绳的弹性势能增加了
第十六页，共二十页。
2、如图所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在

三、重力势能的相对性
1. 重力势能是相对于某一水平面而言的，被选择的水平面就是参考平面 (零势面)。通常选取地面为参考平面。h为物体所处位置到参考平面的高度。 2. 当物体处于参考平面之下，h为负值，重力势能也是负值，反之，重力 势能为正值。 3. 虽然重力势能有正、负之分，但是它是标量。 正、负只是表示它在参考平面上还是下。 4.重力势能的变化与参考平面无关。
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，与物体运 动的路径无关。 只要起点和终点的位置不变，无论物 体沿什么路径运动，重力所做的功都 相同。
二、重力势能 Ep 定义： 物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。
2.定义式： Ep=mgh （h具有相对性) 3.单位： 焦耳(J) 1J=1kg·m·s-2·m=1N·m 4.量性： 标量，有正负之分，正负表示相对大小。
第八章 机械能守恒定律
2 重力势能
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。
设想你要从某座高楼的 第17层下到第9层，你可 以乘电梯下，也可以沿 楼梯走下。两种方式下 楼，重力对你做功是否 相等？
一、重力做功 当物体的高度发生变化时，重力做功势能发生变化： 物体下降时重力做正功，势能减小 物体举起时重力做负功，势能增大
同学们观察甲、乙两 图，小球从A到B(B'） 的过程
甲：一个质量为m的物体，从与地面高度为h1的位 置A，竖直向下运动到高度为h2的位置B，这个过 程中重力做的功是 W=mgΔh=mgh1-mgh2
乙：质量为m的物体仍然从上向下运动， 高度由h1降为h2，但这次不是沿竖直方向， 而是沿着一个斜面向下运动到B'。物体沿 斜面运动的距离是l，在这一过程中重力做 的功是 W=mglcosθ=mgΔh=mgh1-mgh2

个过程中，小球的重力对小球做了多少功？
参考面 h/m EP/J △EP:A→D/J WG:A→D/J
A
00
－35
35
B
15
－35
35
1m
A B
C
4 20
－35
35
3m
D
7 35
－35
35
C 结论3：重力做多少正功，重力势能就减少多少。
3m
D
四、关于重力势能的理解
问题1：一栋三层高的楼房，每层的高度3m，将一个重力为5N的
请认真阅读教材，填空完成！
四、关于重力势能的理解
问题1：一栋三层高的楼房，每层的高度3m，将一个重力为5N的
小球放在三楼阳台的栏杆上，栏杆的高度是1m，求小球的重力势能。
（ g=10m/s2 ）
参考面 h/m EP/J
O
A
O
B
1m
A B
C D
3m
C
3m D
四、关于重力势能的理解
问题1：一栋三层高的楼房，每层的高度3m，将一个重力为5N的
为我们应该怎么去做？
LOGO
六、小结
1、通过本节课的学习，知识上你学到了什么？方法上学 到了什么？
2、自然的“达摩克利斯之剑”一直悬在人类的头上，作 为我们应该怎么去做？
作业1：课后1、2小题。P65说一说。 作业2：写一篇关于“重力势能”方面的小文章。
❖ 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/62021/3/6Saturday, March 06, 2021
运动到高度是h2的位置，这个过程中重力做功是多少？

Ep1<Ep2。
(×)
(4)重力做功WG＝－20 J时，物体的重力势能减小20 J。
(×)
(5)物体由高处到低处，重力一定做正功，重力势能一定减少。
()
√பைடு நூலகம்
(6)弹簧的长度越长，弹性势能一定越大。
(×)
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第八章 机械能守恒定律
物理（必修·第二册 RJ）
『选一选』
(多选)2020年5月27日，我国珠峰高程测量登山队成功登顶，完成对
(2)选择离地面高度h处为参考平面，夯锤在地面上的重力势能是多 少？夯锤在h高处重力势能是多少？
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第八章 机械能守恒定律
物理（必修·第二册 RJ）
2．如图所示，幼儿园小朋友们正在玩滑梯： (1)小朋友从最高点滑落到地面的过程中重力做正功还是负功？重力 势能是增加还是减少？ (2)小朋友从地面爬上滑梯最高点的过程中重力做正功还是负功？重 力势能是增加还是减少？
珠穆朗玛峰的高程测量的前期工作。如图所示，某队员沿珠峰向上登顶
的过程中，则该队员
( AB )
A．克服重力做功
B．重力势能增加
C．重力做正功
D．重力势能减小
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第八章 机械能守恒定律
物理（必修·第二册 RJ）
解析：在竖直方向上该队员的位移向上，而重力方向竖直向下，故 重力做负功，即克服重力做功，A正确C错误；重力做负功，则重力势能 增加，故B正确D错误。
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第八章 机械能守恒定律
物理（必修·第二册 RJ）
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第八章 机械能守恒定律
物理（必修·第二册 RJ）
提示：1．(1)0 mgh (2)－mgh 0 2．(1)小朋友沿滑梯滑下的过程中重力做正功，重力势能减少。 (2)小朋友从地面爬上滑梯最高点的过程中重力做负功，重力势能增 加。

WG = Ep1 - Ep2
物体 上升
物体 下降
重力做功WG (正、负）
负
正
重力势能EP （增加、减少）
增加
重力做功和重力势 能变化的关系
物体克服重力做 的功等于重力势 能的增加
减少
重力做的功等于重 力势能的减少
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重力势能的表达式 Ep = mgh
m — 物体的质量，单位：千克（kg）
g — 重力加速度，单位：米／秒2（m／s2）
h —物体的高度，单位：米（m） Ep — 物体的重力势能，单位：焦（J）
解: 小球下落高度为5m
WG mgh
5 J
J 重力做功与路径无关
EP EP2 EP1
mgh2 mgh1
5 9.8 0 5 9.8 5
245J
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1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正 确的是： ABD A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一 定减少； B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定 增加； C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确 定的值； D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。
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力势能 力势能 做功 势能变化
A h1
桌面 6J
-4J 10J
-10J
地面 10J
0
10J
-10J
h2 B
选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
高一物理备课组
倘若没有地球，就谈不上重力。所以， 严格说来，重力势能是地球与物体所组成的这 个“系统”所共有的，而不是地球上的物体单 独具有的。
平常所说的“物体”的重力势能，只 是一种习惯简化的说法。
重力势能 重力做功
导学一、重力做的功
【例1】
高一物理备课组
WG = mgh1 - mgh2
高一物理备课组
1. 重力做功的特点：重力做的功只 跟它的起点和终点的位置（初末位置 的高度差）有关，而跟物体运动的路 径无关。
2、表达式：WG = mgh1 - mgh2
初态和末态的表达式均为“mgh”，可见 “mgh”是一个具有特殊意义的物理量。
高一物理备课组
气 势 磅 礴 的 三 峡 大 坝
三峡大坝横跨2309m，坝高185m，其1820万千瓦 时的装机容量为世界第一，847亿千瓦时的年发电量 居世界第二。想一想三峡大坝为何修建得那么高？电 是哪来的？
高一物理备课组
这是因为物体一旦处在一定高度时，就具 有了一定的能量。而当它从所处的的高处落 下时，这些能量就会以做功的方式释放出。
高一物理备课组
练习：质量为50kg人沿着长150m,倾角为30°
的坡路走上土丘，重力做的功为 -375J0,他0 的重 力势能 （选填增“加增加”或者“减小”）了 J。（g取103m75/s0²）0
300
高一物理备课组
一、重力做功的特点：只与初末位置高度差有关， 与路径无关 WG mgh1 mgh2

①当物体从高处运动到低处时,重力做正功,重力势能变小,
即WG>0,Ep1>Ep2。
②当物体由低处运动到高处时,重力做负功,重力势能变大,
即WG<0,Ep1<Ep2。
三、重力势能的相对性
1.参考平面: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。在参考平面上,物体的重力势能
取为0。
2.发生形变的物体不一定具有弹性势能,只有发生弹性形变
的物体才具有弹性势能。
3.弹簧弹性势能的大小与形变量和劲度系数两个因素有关。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)重力做功与位移有关。(
)
(2)不同物体在同一高度,重力势能可以不同。(
(3)重力势能的变化量与参考平面的选取无关。(
(4)只要弹簧的形变量相同,弹性势能就相同。(
话里含有威胁的意味。
诗人运用这样的手法，是为了突出她怎样的品质？
秦晋围郑发生在公元前630年。在此之前，郑国做了两件对不起晋国的事。一是晋文公当年逃亡路过郑国时，郑国没有以礼相待；二是在公元前632年的晋、楚城濮之战中
，郑国曾出兵帮助楚国。结果是楚国大败。郑国感到形势不妙，马上派人出使晋国，与晋结好。但仍未感化晋国。
判断重力做功的正负及大小。
9.当看到大鹏经过一系列的准备才能“图南”之后，蜩与学鸠通过形象地描述自己在林中飞行和休息的样子来嘲笑大鹏鸟的句子是：我决起而飞，抢榆枋而止。
3．秦伯说，与郑人盟（喜欢，高兴）
5、拓展：烛之武这么能干，以我们现在的眼光来看，他是不是也有一些小小的缺点呢？
16.以月亮作比，描写世间万物变化的规律的句子是：盈虚者如彼，而卒莫消长也。
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

mgh2两者之差。
可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.在物理学中，“mgh”是一个由特殊意义的 物理量.就用这个物理量表示物体的重力势能。
第九页，共二十一页。
二、重力势能
1 概念：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
2 大小： Ep=mgh
3 国际单位：焦耳(J) 1kg·m/s2·m=1N·m=1J 4 重力势能是标量，状态量。
能关系。
3.知道重力势能的大小与参考平面的选取有关，即重力势能具有相对
性，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。
第二页，共二十一页。
新课导入
观看视频，你知道陨石为什么具有那么大能量吗？
第三页，共二十一页。
这是因为物体一旦处在一定高度时，就具有了一定的能量。 而当它从所处的的高处落下时，这些能量就会以做功的方式 释放出来 在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势 能．它的大小与哪些因素有关呢？
第十五页，共二十一页。
课堂小结
1.重力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的竖直高度差有
关
重 力
2.地球上的物体具有的与它高度有关的能量。 EP mgh
势 3.重力做功与重力势能变化的关系：重力做正功，重力势能减少；
能
重力做负功，重力势能增加。关系式：WG = EP初 - EP末
4.重力势能是相对的,正负表示大小,重力势能的变化是绝对的。
C.从A到B重力做功mg(H+h)
D.从A到B重力做功mgH
第十七页，共二十一页。
2.把的情境改为如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经
过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达 的D点时,速度为零,在这个过程
中,重力做功为 ( )

• C、物体的重力势能一定增加了50J；
• D、物体的重力势能一定减少50J；
第16页/共19页
• 2、井深8m，井上支架高为2m，在支架上用一根3m长的绳子系住一个重100N的物体，
则物体的重力势能是(以地面为参考平面)（
）
•
A．100J
•
B．700J
C
•
C．－100J
•
D．无法确定
第17页/共19页
第6页/共19页
A
竖直下落
沿斜线运动 θ
A
沿曲线运动
L
微元法
A
△h1 △h2 △△hh43
Δh h1
……
B
B
B
W1=mgΔh W2=mgLcosθ WW3= mgh1 mgh2 mghh23
=mg(h1－h2) =mgh1－mgh2
=mgΔh
=mg(h1－h2) =mgh1－mgh2
mg(h1 h2 h3 )
第12页/共19页
探究三、重力势能的相对性
练一练: 如图有一个质量2kg的小球从桌面以上高
h1=1.2m的A点落到地面上的B点，桌面的高为h2=0.8m。请 按要求填写下表 (g=10m/s2)。
A h1
h2 B
参考 平面
桌面
小球在A 小球在B A→B下落 点重力势 点重力 过程小球
能EpA 势能EpB 重力做功 WG
度达到20千米／秒，爆炸力相当于美国轰炸日本广岛那颗原子弹的
一千倍。强烈的撞击180米的大坑。据说，坑中可以安放下20个足球场，四周的看台
则3 能容纳200多万观众。
第3页/共19页
（一）实例展示 初步感知
由以上实例可以知道，物体一旦处在一定高度时，就具 有了一定的能量。而当它从所处的高处落下时，这些能量就 会以做功的方式释放出来。

第2节 重力势能
刷基础
11．关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是( D ) A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大 B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小 C．弹簧的长度相同时，弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数k成正比 D．弹簧被拉伸的长度相同时，劲度系数k越大的弹簧，它的弹性势能越大
解析
当弹簧变长时，它的弹性势能不一定增大，若弹簧处于压缩状态，弹簧变长时，弹簧的弹性势能 减小，故A错误；若弹簧处于压缩状态，弹簧变短时，弹簧的弹性势能增大，故B错误；由 得知，弹簧被拉伸的长度相同时，弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数k成正比，故C错误；由 得知，弹簧被拉伸的长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大，故D正确．
解析
重力势能取决于物体的重力和所处的高度，故A错误．重力势能的大小与零势能面的选取有关，若物 体在零势能面下方，则重力势能为负值，故B错误．重力势能的大小与零势能面的选取有关，若选取 地面以上为零势能面，则地面上的物体的重力势能为负；若选地面以下为零势能面，则地面上的物 体的重力势能为正．故C错误．重力势能是物体和地球共有的，故D正确．
第2节 重力势能
刷基础
题型3 重力做功与重力势能的关系
5．[四川棠湖中学2019高一下月考]质量为m的小球在桌面上方离桌面h高处由静止自由下落至水平地面， 已知桌面离地面的高度为H，重力加速度为g，下列说法正确的是( D ) A．小球运动至桌面高度处的重力势能一定为mgh B．小球从静止下落至桌面高度处过程中，重力势能增加了mgh C．小球从静止下落至水平地面过程中，重力势能可能不变 D．小球从桌面高度处下落至水平地面过程中，重力做功为mgH
解析
第2节 重力势能
题型5 弹性势能的表达式
10．关于弹性势能，下列说法中正确的是(B ) A．弹簧在任何状态下都具有弹性势能 B．弹簧只有在发生弹性形变时才具有弹性势能 C．弹性势能不可以与其他形式的能相互转化 D．弹性势能在国际单位制中的单位是瓦特

人教版（2019）必修第二册 第八章第2节重力势能（共16张PPT ）
布置作业
完成小薄本第八章第二节《重力势能》的练 习题。
人教版（2019）必修第二册 第八章第2节重力势能（共16张PPT ）
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感谢观看，欢迎指导！ 1.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约
2.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单 位水体 该鱼的 产量有 可能相 同
3.物体的两个分运动是直线运动，则 它们的 合运动 一定是 直线运 动 4.若两个互成角度的分运动分别是匀 速直线 运动和 匀加速 直线运 动，则 合运动 一定是 曲线运 动 5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 7.先用低 倍镜找 到叶肉 细胞， 然后换 用高倍 镜观察 。注意 观察叶 绿体随 着细胞 质流动 的情况 ，仔细 看看每 个细胞 中细胞 质流动 的方向 是否一 致致。 8.内质网 以类似 于“出 芽”的 形式形 成具有 膜的小 泡，小 泡离开 内质网 ，移动 到高尔 基体与 高尔基 体融合 ，成为 高尔基 体的一 部分。 高尔基 体又以 “出芽 ”方式 形成小 泡，移 动到细 胞膜与 细胞膜 融合， 成为细 胞膜的 一部分 。 9.使细胞具有一个相对稳定的内部环 境。在 物质的 运输与 交换及 信息传 递中起 决定性 作用。 10.核糖体普遍分布在原核细胞和真核 细胞中 ，因此 根据核 糖体的 有无不 能确定 这些生 物的类 别。 11.汗液的主要成分是水，也含有无机 盐和尿 素等物 质。酷 暑季节 ，室外 作业的 工人出 汗多， 水、无 机盐被 排出， 造成体 内水、 无机盐 的含量 减少。 失水过 多，会 脱水而 危及生 命。生 物体内 无机盐 离子必 须保持 一定的 比例， 这对维 持细胞 内的渗 透压和 酸碱平 衡很重 要，这 是生物 体 进行正常 生命活 动必要 的条件 。大量 出汗后 ，除补 充水分 外，还 应该补 充无机 盐，所 以应喝 盐汽水 。

参考 小球在 小球在 下落过程 下落过程
平面 A点重 B点重 小球重力 小球重力
A
力势能 力势能 做功 势能变化
h1 桌面 6J-4J 10J-1来自J地面 10J0
10J
-10J
选取不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同
h2
B
对一个确定的过程，WG和△EP与参考平面的选择无关
20
五.重力势能的系统性 严格说来，重力势能是地球和物体所 组成的这个物体“系统”所共有的， 而不是地球上的物体单独具有的。
(4)重力势能的变化 ΔEP=mgh2-mgh1
三.重力做功与重力势能变化关系
1.如果重力做正功，重力势能减少， 减少的重力势能等于重力对物体做的 功。 2.如果重力做负功，重力势能增加， 增加的重力势能等于物体克服重力做 的功。
四.重力势能的相对性 高度的相对性决定了重力势能的相对性。 计算重力势能之前需要先选定参考平面。
（在参考平面，物体的重力势能为零。参考平面 的选取是任意的，一般选地面为参考平面 ）
a.在参考平面上方的物体的高度是正值， 重力势能也是正值；
b.在参考平面下方的物体的高度是负值， 重力势能也是负值。
17
例：如图，质量0.5kg的小球，从桌面以上
h1=1.2m的A点落到地面的B点，桌面高 h2=0.8m．请按要求填写下表．(g=10m/s2)
物体竖直下落 从 A 到 B
A h
B
h1 h2
WG=mgh
=mg(h1－h2) =mgh1－mgh2
物体沿斜线运动 从 A 到 C
A
θ
L
h
h1
h2
WG=mgLcos θ C =mgh
=mg(h1－h2) =mgh1－mgh2