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8.2 重力势能
人教版（2019）物理（必修第二册）
第八章 机械能守恒定律
老师： 授课时间：
课堂导入
你能解释以下现象是为什么嘛？
（1）当山坡积雪内部的内聚力抗拒不了它所受到的重力拉引时，便向下滑动，引起大量雪体崩塌的自然现象叫雪崩。雪崩对登山者、当地居民和旅游者是一种很严重的威胁。为什么雪崩能造成很大的危害？
（2）这个陨石坑是5万年前，一颗直径约为30～50米的流星撞击地面的结果。这颗铁质流星重约50万千克、速度达到20千米／秒，爆炸力相当于2000万千克TNT，据说，坑中可以安放下20个足球场。为什么陨石能撞击出很大的坑？
一、重力做的功
2.一个7.5kg的铅球从离手10cm落下和从离手1m处落下，你会有什么感受
猜想:重力势能的大小可能与哪些因素有关呢
物体的重量G
1.在天花板上, 用细线悬挂一个乒乓球,你会有何感觉？
高度不变，若用这根线悬挂的是7.5kg的铅球呢
物体的高度h
一、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
一、重力做的功
第一种情况
重力做的功：
WG＝mgh
第二种情况
重力做的功：
WG＝ mglcosθ ＝mgh
第三种情况
这种情况应该怎么计算？
一、重力做的功
Δh1
Δh2
Δh3
A
C
h
A
△h 1
θ
m
L
第三种情况
重力做的功：
一、重力做的功
三种情形重力做的功均为
WG＝mgh=mgh1－mgh2
分析表明，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。功等于物体所受的重力跟起点高度的乘积mgh1与跟终点高度的乘积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。
一、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。
二、重力势能
2.公式：
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。用Ep表示。
3.单位：
4.重力势能是标量。
Ep = mgh
焦耳，符号为J
二、重力势能
4.重力做功与重力势能的关系
WG =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
三、重力势能的相对性
高度h是相对于谁的呢？
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．
（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
正负表示大小
Ep = mgh
(h是物体相对参考面的高度)
参考面即高度为零的平面，一般来说参考面可以任意选取
三、重力势能的相对性
EP( J )
EP( J )
EP( J )
地面
桌面
天花板
参考平面
0
0
0
mgh2
mg（h1+h2）
-mgh2
mgh1
-mgh1
-mg（h1+h2）
h1
h2
A
B
C
天花板
桌面
地面
三、重力势能的相对性
三、重力势能的相对性
那么重力势能是谁具有的呢
物体重力势能与重力做功密切相关，而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。
四、弹性势能
1.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
弹性势能的大小与劲度系数有关
四、弹性势能
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。
四、弹性势能
F拉
x
F拉
0
x
l
F拉 = kx
F2
F3
F4
F5
F1
Δx1
Δx2
Δx3
Δx4
四、弹性势能
3.对弹性势能的理解
(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。
课堂小结
课堂练习
1.(重力势能的理解)下列关于物体具有的重力势能的说法,正确的是(　　)
A.重力大的物体,重力势能一定大
B.惯性大的物体,重力势能一定大
C.海拔越高的物体,重力势能一定大
D.静止的物体也可能有重力势能
答案:D
解析:重力势能的大小是相对的,与参考平面的选取有关,在参考平面确定的情况下,重力势能的大小与物体的质量和相对于参考平面的高度有关,选项A、B、C错误,选项D正确。
课堂练习
2.(重力做功)如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则(　　)
A.沿轨道1滑下重力做的功多
B.沿轨道2滑下重力做的功多
C.沿轨道3滑下重力做的功多
D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多
答案:D
解析:重力做功与初、末位置高度差有关,与路径无关,选项D正确。
课堂练习
3.(弹性势能的理解)如图所示,将弹簧拉力器用力拉开的过程中,弹簧的弹力和弹性势能的变化情况是(　　)
A.弹力变大,弹性势能变小
B.弹力变小,弹性势能变大
C.弹力和弹性势能都变小
D.弹力和弹性势能都变大
答案:D
解析:将弹簧拉力器用力拉开的过程中,弹簧的伸长量变大,弹簧的弹力变大,弹性势能变大。故A、B、C错误,D正确。
课堂练习
4.(重力做功与重力势能的变化)一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A先落到地面C最后滚入沟底D。A、B、C、D、E所在平面之间竖直距离如图所示。以地面C为参考平面,g取10 m/s2,则该苹
果从A下落到D的过程中重力势能的减
少量和在D处的重力势能分别是(　　)
A.15.6 J和9 J B.9 J和-9 J
C.15.6 J和-9 J D.15.6 J和-15.6 J
答案:C
课堂练习
解析:以地面C为参考平面,根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Ep=mgh=0.3×10×(-3.0) J=-9 J。从A下落到D的过程中重力势能的减少量ΔEp=mgΔh=0.3×10×(0.7+1.5+3.0) J =15.6 J,故选C。
多谢欣赏！

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