1、1/12 2重力势能重力势能 学习目标：学习目标：1.物理观念物理观念知道重力做功与路径无关，理解重力势能的概念及知道重力做功与路径无关，理解重力势能的概念及 表达式。表达式。2.科学思维科学思维通过实例分析，理解重力做功与重力势能变化的关系。通过实例分析，理解重力做功与重力势能变化的关系。 3.科学思维科学思维知道重力势能的相对性，且是物体和地球组成的系统所共有的。知道重力势能的相对性，且是物体和地球组成的系统所共有的。 4.物理观念物理观念了解弹性势能的决定因素。知道弹力做功与弹性势能变化的关系。了解弹性势能的决定因素。知道弹力做功与弹性势能变化的关系。 阅读本节教材，回答第阅读本节教材，
2、回答第 79 页页“问题问题”并梳理必要知识点。并梳理必要知识点。 教材第教材第 79 页页“问题问题”提示：提示：Epmgh 一、重力做的功一、重力做的功 1重力做功公式重力做功公式 WGmgh 的推导的推导 (1)设一个质量为设一个质量为 m 的物体的物体， 从与地面高度是从与地面高度是 h1的位置的位置 A 竖直向下运动到高竖直向下运动到高 度是度是 h2的位置的位置 B(图甲图甲)。 这个过程中重力所做的功是这个过程中重力所做的功是 WGmghmgh1mgh2。 (2)质量为质量为 m 的物体的物体， 从与地面高度是从与地面高度是 h1的位置的位置 A 沿着一个斜面向下运动到沿着一个斜
3、面向下运动到 高度是高度是 h2的位置的位置 B，再水平运动到再水平运动到 B(图乙图乙)。物体沿斜面运动的距离为物体沿斜面运动的距离为 l，则这则这 个过程中重力做的功是个过程中重力做的功是 WG(mgcos )lmghmgh1mgh2。 甲甲乙乙 斜面是否光滑对计算重力做功没有影响。斜面是否光滑对计算重力做功没有影响。 2结论结论：物体运动时：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置位置有关有关， 而跟物体运动的而跟物体运动的路径路径无关无关。 二、重力势能二、重力势能 1意义意义：mgh 的特殊意义在于一方面与的特殊意义在于一方面与重力做的功重
4、力做的功密切相关密切相关，另一方面它另一方面它 随着随着高度高度的增加而增加的增加而增加、随着质量的增加而增加随着质量的增加而增加，我们把我们把 mgh 叫作叫作重力势能重力势能。 2表达式：表达式：Epmgh。 2/12 3重力势能是重力势能是标量标量(选填选填“矢量矢量”或或“标量标量”)。 4单位：单位：焦耳焦耳，符号符号 J。 1 J1 kgms 2m 1 Nm 5重力做功与重力势能的关系：重力做功与重力势能的关系： (1)WGEp1Ep2(其中其中 Ep1表示物体在初位置的重力势能表示物体在初位置的重力势能， Ep2表示物体在末表示物体在末 位置的重力势能位置的重力势能)。 (2)两
5、种情况：两种情况： 物体由高处运动到低处时物体由高处运动到低处时，重力做重力做正功正功，重力势能重力势能减少减少，即即 WG0，Ep1 Ep2。 物体由低处运动到高处时物体由低处运动到高处时，重力做重力做负功负功，重力势能重力势能增加增加，即即 WG0，Ep1 Ep2。 三、重力势能的相对性：三、重力势能的相对性： 1参考平面参考平面：物体的重力势能总是相对于某一：物体的重力势能总是相对于某一水平面 水平面来说的来说的，在参考平面在参考平面 上上，物体的重力势能取作物体的重力势能取作 0。 2相对性相对性：选择不同的参考平面选择不同的参考平面，物体重力势能的数值物体重力势能的数值不同 不同(选
6、填选填“相同相同” 或或“不同不同”)。 3正负的含义正负的含义：参考平面上方物体的重力势能是：参考平面上方物体的重力势能是正值 正值，参考平面下方物体参考平面下方物体 的重力势能是的重力势能是负值负值。 四、弹性势能四、弹性势能 1定义定义：发生：发生弹性形变弹性形变的物体的各部分之间的物体的各部分之间，由于有由于有弹力弹力的相互作用的相互作用，也也 具有势能具有势能，这种势能叫作弹性势能这种势能叫作弹性势能。 2弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能：弹簧的长度为原长时：弹簧的长度为原长时，弹性势能为弹性势能为零零；弹簧被；弹簧被压缩压缩或或 被被拉长拉长时时，就具有了弹性势能就具有了弹性势能。 3
7、弹力做功与弹性势能的变化弹力做功与弹性势能的变化： 弹簧弹力做正功弹簧弹力做正功，弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能减小减小；弹簧弹力做负功弹簧弹力做负功，弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能 增大增大。 4弹性势能大小的相关因素弹性势能大小的相关因素： (1)弹簧的弹簧的劲度系数劲度系数。 (2)弹簧的弹簧的形变量形变量。 3/12 1思考判断思考判断(正确的打正确的打“”“”，错误的打错误的打“”“”) (1)重力做功与物体沿直线或曲线运动有关重力做功与物体沿直线或曲线运动有关。() (2)同一物体在不同位置的重力势能分别为同一物体在不同位置的重力势能分别为 Ep13 J，Ep210 J，则则 Ep1E
8、p2。() (3)物体由高处到低处物体由高处到低处，重力一定做正功重力一定做正功，重力势能一定减少重力势能一定减少。() (4)弹簧的长度越长弹簧的长度越长，弹性势能一定越大弹性势能一定越大。() 2关于重力势能的说法正确的是关于重力势能的说法正确的是() A重力势能仅由重物本身的因素决定重力势能仅由重物本身的因素决定 B重力势能有负值重力势能有负值，因此说重力势能是矢量因此说重力势能是矢量 C重力做功才有重力势能重力做功才有重力势能，重力不做功重力不做功，物体就不具有重力势能物体就不具有重力势能 D重力做功引起重力势能变化重力做功引起重力势能变化 D重力势能与重物的重量、高度等有关，故重力势
9、能与重物的重量、高度等有关，故 A 错误；重力势能是标量，错误；重力势能是标量， 其负值表示重力势能低于零势能面其负值表示重力势能低于零势能面，故故 B 错误错误；重力做功时重力势能发生改变重力做功时重力势能发生改变， 但不做功时物体也具有重力势能，故但不做功时物体也具有重力势能，故 C 错误；重力做功引起重力势能的变化，错误；重力做功引起重力势能的变化， 故故 D 正确。正确。 3质量为质量为 20 kg 的铁板的铁板、厚度不计厚度不计，平放在二楼的地面上平放在二楼的地面上。二楼地面与楼二楼地面与楼 外地面的高度差约为外地面的高度差约为 3 m。 这块铁板相对二楼地面和楼外地面的重力势能分别
10、为这块铁板相对二楼地面和楼外地面的重力势能分别为 (g 取取 10 m/s2)() A600 J、0B0、600 J C1 200 J、0D0、1 200 J B铁板相对于二楼平面的高度是零铁板相对于二楼平面的高度是零， 故铁板相对于二楼平面的重力势能为故铁板相对于二楼平面的重力势能为 零；铁板相对于楼外地面的高度为零；铁板相对于楼外地面的高度为 3 m，则铁板相对于楼外地面的重力势能，则铁板相对于楼外地面的重力势能 Ep mgh2003 J600 J，故，故 B 正确。正确。 重力做功的特点重力做功的特点 设一个质量为设一个质量为 m 的物体的物体， 从与地面高度是从与地面高度是 h1的位置
11、的位置 A 沿曲面向下运动到高沿曲面向下运动到高 度是度是 h2的位置的位置 B(如图如图)。 4/12 如何计算这个过程中重力做的功？如何计算这个过程中重力做的功？ 提示：提示：微元法微元法 我们可以把整个路径分成许多很短的间隔，每一个间隔都相当于一个小斜我们可以把整个路径分成许多很短的间隔，每一个间隔都相当于一个小斜 面。面。 设每个小斜面的高度差是设每个小斜面的高度差是h1、h2、h3， 则物体通过每个小斜面时重力做的功分别是则物体通过每个小斜面时重力做的功分别是 mgh1、mgh2、mgh3。 物体通过整个路径时重力做的功物体通过整个路径时重力做的功， 等于重力在每个小斜面上所做的功的
12、代数等于重力在每个小斜面上所做的功的代数 和，即和，即 WGmgh1mgh2mgh3mghmgh1mgh2。 1做功表达式做功表达式：WGmghmgh1mgh2， ，式中式中h 指初位置与末位置的指初位置与末位置的 高度差；高度差；h1、h2分别指初位置分别指初位置、末位置的高度末位置的高度。 2做功的正负做功的正负：物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功：物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功。 。 3 做功的大小做功的大小： 重力对物体做功的大小只跟物体的起点与终点的高度有关重力对物体做功的大小只跟物体的起点与终点的高度有关， 与物体运动的路径无关与物体运动的路径无关。 特别提
13、示特别提示恒力做功均与路径无关恒力做功均与路径无关 重力做功的特点可以推广到任一恒力做功重力做功的特点可以推广到任一恒力做功， 即恒力做功的特点是与具体路径即恒力做功的特点是与具体路径 无关，只跟始、末位置有关，恒力做功等于恒力与沿着恒力方向的位移的乘积无关，只跟始、末位置有关，恒力做功等于恒力与沿着恒力方向的位移的乘积。 【例【例 1】如图所示如图所示，质量关系为质量关系为 m1m2m3的三个小球分别沿三条不同的三个小球分别沿三条不同 的轨道的轨道 1、2、3 由离地高由离地高 h 的的 A 点滑到同一水平面上点滑到同一水平面上，轨道轨道 1、3 光滑光滑，轨道轨道 2 粗糙粗糙，重力对小球
14、做的功分别为重力对小球做的功分别为 W1、W2、W3，则下列判断正确的是则下列判断正确的是() AW1W2W3BW1W3W2 CW1W2W3DW1W2 W3 5/12 D重力做功只与物体重力和初、末位置的高度差有关，由于三个小球下重力做功只与物体重力和初、末位置的高度差有关，由于三个小球下 滑的高度差均为滑的高度差均为 h，质量关系为，质量关系为 m1m2m3，故，故 W1W2W3，D 正确。正确。 请根据重力做功的性质请根据重力做功的性质，将【例将【例 1】情境改为如图所示情况】情境改为如图所示情况，质量为质量为 m 的的 小球从高为小球从高为 h 处的斜面上的处的斜面上的 A 点滚下点滚下
15、，经过水平面经过水平面 BC 后后，再滚上另一斜面再滚上另一斜面， 当它到达高当它到达高h 4的 的 D 点时点时，速度为零速度为零，在这个过程中在这个过程中，重力做功为重力做功为() A3mgh 4 Bmgh 4 CmghD0 AAD 间的高度差为间的高度差为hh1 4h 3 4h，则重力做功为 ，则重力做功为 Wmgh3 4mgh， ， 故故 A 正确，正确，B、C、D 错误。错误。 对重力势能的理解对重力势能的理解 (教师用书独具教师用书独具)教材教材 P81“思考与讨论思考与讨论”答案提示：不能答案提示：不能。因为如果重力因为如果重力 做的功与路径有关做的功与路径有关， 物体从同样的起
16、点沿不同的路径运动到同样的终点物体从同样的起点沿不同的路径运动到同样的终点， 重力做重力做 的功不同的功不同，不一定等于不一定等于 mgh，则物体在终点位置具有的能量不同则物体在终点位置具有的能量不同，所以就不能所以就不能 把把 mgh 叫作物体的重力势能了叫作物体的重力势能了。 如图所示，幼儿园小朋友们正在玩滑梯：如图所示，幼儿园小朋友们正在玩滑梯： (1)在最高点在最高点(高度为高度为 h)和地面的重力势能各是多少？和地面的重力势能各是多少？ (2)下滑过程中重力做多少功？重力势能如何变化？下滑过程中重力做多少功？重力势能如何变化？(选地面为参考面选地面为参考面) 提示：提示：(1)最高点
17、与最低点的重力势能分别为最高点与最低点的重力势能分别为 mgh,0。 (2)重力做功重力做功 Wmgh。重力势能减小了。重力势能减小了 mgh。 1对重力势能的理解对重力势能的理解 6/12 (1)系统性：重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量系统性：重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量，不是地不是地 球上的物体单独具有的球上的物体单独具有的。 (2)相对性相对性：重力势能重力势能 Epmgh 与参考平面的选择有关与参考平面的选择有关，式中的式中的 h 是物体重是物体重 心到参考平面的高度心到参考平面的高度。重力势能是标量重力势能是标量，只有大小而无方向只有大小而无方向，但有
18、正负之分但有正负之分。当当 物体在参考平面上方时物体在参考平面上方时，Ep为正值；当物体在参考平面下方时为正值；当物体在参考平面下方时，Ep为负值为负值。注注 意物体重力势能的正负是表示比零势能大意物体重力势能的正负是表示比零势能大，还是比零势能小还是比零势能小。 (3)参考平面选择的任意性：视处理问题的方便而定参考平面选择的任意性：视处理问题的方便而定，一般选择地面或物体一般选择地面或物体 运动时所达到的最低点为零势能面运动时所达到的最低点为零势能面。 (4)重力势能变化的绝对性：物体从一个位置运动到另一个位置的过程中重力势能变化的绝对性：物体从一个位置运动到另一个位置的过程中， 重力势能的
19、变化与参考平面的选取及过程无关重力势能的变化与参考平面的选取及过程无关，它的变化量是绝对的它的变化量是绝对的。 特别提示特别提示重力势能的计算公式重力势能的计算公式 Epmgh，只适用于地球表面及其附近，只适用于地球表面及其附近 g 值不变时的范围，若值不变时的范围，若 g 值变化时，不能用其计算。值变化时，不能用其计算。 2重力做功与重力势能改变的关系重力做功与重力势能改变的关系： (1)表达式表达式 WGEp1Ep2Ep。 (2)重力做多少正功重力做多少正功，重力势能减小多少；克服重力做多少功重力势能减小多少；克服重力做多少功，重力势能增重力势能增 加多少加多少。 【例【例 2】如图所示如
20、图所示，质量为质量为 m 的小球的小球，从离桌面从离桌面 H 高处由静止下落高处由静止下落，桌桌 面离地高度为面离地高度为 h。若以桌面为参考平面若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程那么小球落地时的重力势能及整个过程 中重力势能的变化分别是中重力势能的变化分别是() Amgh，减少减少 mg(Hh)Bmgh，增加增加 mg(Hh) Cmgh，增加增加 mg(Hh)Dmgh，减少减少 mg(Hh) D以桌面为参考平面以桌面为参考平面，落地时小球的重力势能为落地时小球的重力势能为mgh，初状态重力势能初状态重力势能 为为 mgH，即重力势能的变化，即重力势能的变化EpmghmgH
21、mg(Hh)，所以重力势能，所以重力势能 减少了减少了 mg(Hh)，D 正确。正确。 上例中上例中，若选地面为参考平面若选地面为参考平面，结果如何？结果如何？ 提示：提示：落地时重力势能为落地时重力势能为 0，重力势能的变化为减少，重力势能的变化为减少 mg(Hh)。 7/12 1 计算物体的重力势能计算物体的重力势能，必须首先选定零势能面必须首先选定零势能面。 2 零势能面以下的重力势能均为负值零势能面以下的重力势能均为负值，“”“”“”号代表重力势能的大号代表重力势能的大 小小，因此因此，比较大小时比较大小时，一定要带着一定要带着“”“”“”号进行比较号进行比较。 跟进训练跟进训练 1起
22、重机将质量为起重机将质量为 50 kg 的物体从地面提升到的物体从地面提升到 10 m 高处 高处，在这个过程中在这个过程中， 下列说法中正确的是下列说法中正确的是(g 取取 10 m/s2)() A重力做正功重力做正功，重力势能减少重力势能减少 5.0103J B重力做正功重力做正功，重力势能增加重力势能增加 5.0103J C重力做负功重力做负功，重力势能减少重力势能减少 5.0103J D重力做负功重力做负功，重力势能增加重力势能增加 5.0103J D起重机将质量为起重机将质量为 50 kg 的物体从地面提升到的物体从地面提升到 10 m 高处，重力对物体做高处，重力对物体做 功功 W
23、mgh501010 J5 000 J。克服重力对物体做多少功克服重力对物体做多少功，重力势重力势 能增加多少；则重力势能增加能增加多少；则重力势能增加 5.0103J, 故故 D 正确。正确。 对弹性势能的理解对弹性势能的理解 如图所示，某人正在用拉力器锻炼臂力。如图所示，某人正在用拉力器锻炼臂力。 (1)人不用力时人不用力时，弹簧不伸长弹簧不伸长，此时弹簧有弹性势能吗？此时弹簧有弹性势能吗？ (2)人拉弹簧时对弹簧做什么功？弹簧的弹性势能怎么变化？人拉弹簧时对弹簧做什么功？弹簧的弹性势能怎么变化？ (3)在弹簧弹性限度内在弹簧弹性限度内，人将弹簧拉得越长人将弹簧拉得越长，克服弹力做功越多吗？
24、弹性势克服弹力做功越多吗？弹性势 能越大吗？能越大吗？ (4)拉力器有拉力器有 2 条弹簧和有条弹簧和有 4 条弹簧条弹簧，拉伸相同长度拉伸相同长度，用力一样吗？克服弹用力一样吗？克服弹 力做功相同吗？力做功相同吗？ 提示：提示：(1)弹簧不伸长，没有弹性势能。弹簧不伸长，没有弹性势能。 (2)人对弹簧做正功，弹性势能增加。人对弹簧做正功，弹性势能增加。 8/12 (3)将弹簧拉得越长，克服弹力做功越多，弹性势能越大。将弹簧拉得越长，克服弹力做功越多，弹性势能越大。 (4)用力不一样，克服弹力做功也不相同。用力不一样，克服弹力做功也不相同。 1弹性势能的产生原因弹性势能的产生原因 1 物体发生
25、了弹性形变物体发生了弹性形变 2 各部分间有弹力作用各部分间有弹力作用 2弹性势能的影响因素弹性势能的影响因素 1 弹簧的形变量弹簧的形变量 x 2 弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数 k 3弹性势能与弹力做功的关系弹性势能与弹力做功的关系 如图所示如图所示，O 为弹簧的原长处为弹簧的原长处。 (1)弹力做负功时弹力做负功时： 如物体由如物体由 O 向向 A 运动运动(压缩压缩)或者由或者由 O 向向 A运动运动(伸长伸长)时时， 弹性势能增大弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能其他形式的能转化为弹性势能。 (2)弹力做正功时弹力做正功时：如物体由如物体由 A 向向 O 运动运动，或者由或者由
26、A向向 O 运动时运动时，弹性势能弹性势能 减小减小，弹性势能转化为其他形式的能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弹力做功与弹性势能变化的关系为 W弹 弹 Ep。 【例【例 3】(多选多选)如图甲所示如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平地面上质量不计的弹簧竖直固定在水平地面上，t 0 时刻时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上小球落到弹簧上 压缩弹簧到最低点压缩弹簧到最低点，然后又被弹簧弹起离开弹簧然后又被弹簧弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落上升到一定高度后再下落，如如 此反复此反复
27、。通过安装在弹簧下端的压力传感器通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力测出这一过程弹簧弹力 F 随时间随时间 t 变化的图像如图乙所示变化的图像如图乙所示，则则() 甲甲乙乙 At2时刻弹簧的弹性势能最大时刻弹簧的弹性势能最大 Bt3时刻弹簧的弹性势能最大时刻弹簧的弹性势能最大 Ct1t3这段时间内这段时间内，弹簧的弹性势能先减少后增加弹簧的弹性势能先减少后增加 Dt1t3这段时间内这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少弹簧的弹性势能先增加后减少 AD由胡克定律可知由胡克定律可知，弹簧弹力与弹簧形变量成正比弹簧弹力与弹簧形变量成正比，而形变量越大而形变量越大，弹弹 簧的弹性势能越
28、大，故弹簧弹力越大，弹簧弹性势能越大，由题图乙可知，簧的弹性势能越大，故弹簧弹力越大，弹簧弹性势能越大，由题图乙可知，t2 9/12 时刻弹簧的弹力最大，弹性势能最大，故时刻弹簧的弹力最大，弹性势能最大，故 A 正确，正确，B 错误；错误；t1t3这段时间内，这段时间内， 弹簧的弹力先增大后减小，则弹性势能先增加后减少，故弹簧的弹力先增大后减小，则弹性势能先增加后减少，故 C 错误，错误，D 正确。正确。 跟进训练跟进训练 2(对弹性势能的理解对弹性势能的理解)如图所示如图所示，撑竿跳是运动会中常见的比赛项目撑竿跳是运动会中常见的比赛项目， ，用用 于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性于撑起运动
29、员的竿要求具有很好的弹性， 下列关于运动员撑竿跳起过程的说法正下列关于运动员撑竿跳起过程的说法正 确的是确的是() A运动员撑竿刚刚触地时运动员撑竿刚刚触地时，竿弹性势能最大竿弹性势能最大 B运动员撑竿跳起到达最高点时运动员撑竿跳起到达最高点时，竿弹性势能最大竿弹性势能最大 C运动员撑竿触地后上升到最高点之前某时刻运动员撑竿触地后上升到最高点之前某时刻， ，竿弹性势能最大竿弹性势能最大 D以上说法均有可能以上说法均有可能 C竿形变量最大时，弹性势能最大，竿刚触地时没有形变，人到最高点竿形变量最大时，弹性势能最大，竿刚触地时没有形变，人到最高点 时，竿已由弯曲到基本完全伸直，故选项时，竿已由弯曲
30、到基本完全伸直，故选项 C 正确。正确。 3(弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系)(多选多选)如图所示如图所示，一个物体以速度一个物体以速度 v0 冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧， 墙壁和物体间的弹簧被物体压缩墙壁和物体间的弹簧被物体压缩， 在此过程中在此过程中， 下列说法正确的是下列说法正确的是() A物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比 B物体向墙壁运动相同的位移物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等弹力做的功不相等 C弹簧的弹力做正功弹簧的弹力做正功，弹性势能减少弹性势能减少 D弹簧的弹力做负功弹簧的
31、弹力做负功，弹性势能增加弹性势能增加 BD由恒力做功的表达式由恒力做功的表达式 WFlcos 可知可知，恒力做功时恒力做功时，做功的多少与物做功的多少与物 体的位移成正比体的位移成正比，而物体压缩弹簧的过程中而物体压缩弹簧的过程中，弹簧对物体的弹力是一个变力弹簧对物体的弹力是一个变力，F 弹弹 kx，根据作用力与反作用力的关系可知，物体对弹簧的力也为变力，故物，根据作用力与反作用力的关系可知，物体对弹簧的力也为变力，故物 体对弹簧做的功体对弹簧做的功 W(x)2，故，故 A 错误；物体压缩弹簧的过程中，弹簧的弹力与错误；物体压缩弹簧的过程中，弹簧的弹力与 弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负
32、功，弹性势能增加，故弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹性势能增加，故 C 错误，错误，D 10/12 正确正确；物体移动相同的距离物体移动相同的距离，弹簧开始被压缩时弹力小弹簧开始被压缩时弹力小，物体克服弹力做的功也物体克服弹力做的功也 少，弹簧的压缩量变大时，弹力变大，物体克服弹力做的功多，故少，弹簧的压缩量变大时，弹力变大，物体克服弹力做的功多，故 B 正确。正确。 1(多选多选)关于重力势能的说法关于重力势能的说法，正确的是正确的是() A重力势能的大小只由重物本身决定重力势能的大小只由重物本身决定 B重力势能恒大于零或等于零重力势能恒大于零或等于零 C重力势能是物体和地球所共
33、有的重力势能是物体和地球所共有的 D在地面上的物体在地面上的物体，它具有的重力势能不一定等于零它具有的重力势能不一定等于零 CD重力势能的表达式为重力势能的表达式为 Epmgh，与高度也有关，故，与高度也有关，故 A 错误；高度具错误；高度具 有相对性有相对性，重力势能也具有相对性重力势能也具有相对性；我们规定当物体位于参考平面下方时我们规定当物体位于参考平面下方时，重力重力 势能为负值，故势能为负值，故 B 错误；重力势能离不开重力，重力离不开地球，故重力势能错误；重力势能离不开重力，重力离不开地球，故重力势能 是物体与地球系统所共有的，故是物体与地球系统所共有的，故 C 正确；重力势能的大
34、小与零势能面的选取有正确；重力势能的大小与零势能面的选取有 关，并不一定以地面为参考平面，故地面上的物体重力势能不一定为零，故关，并不一定以地面为参考平面，故地面上的物体重力势能不一定为零，故 D 正确。正确。 2物体在运动过程中物体在运动过程中，克服重力做功克服重力做功 50 J， ，则则() A重力做功为重力做功为 50 J B物体的重力势能一定增加物体的重力势能一定增加 50 J C物体的重力势能一定减小物体的重力势能一定减小 50 J D物体的重力势能一定是物体的重力势能一定是 50 J B克服重力做功克服重力做功 50 J， 即重力做功为即重力做功为50 J， 物体的重力势能一定增加
35、物体的重力势能一定增加 50 J，故选项，故选项 B 正确。正确。 3早期的弹弓早期的弹弓，一般用一般用“Y”形的树枝制作形的树枝制作，如图所示如图所示。在树枝的两头分在树枝的两头分 11/12 别系上两根相同的橡皮筋别系上两根相同的橡皮筋， 两皮筋之间用一包裹弹丸的皮块连接两皮筋之间用一包裹弹丸的皮块连接。 将弹丸包裹在将弹丸包裹在 皮块间皮块间，水平向后拉皮块到某一位置后释放水平向后拉皮块到某一位置后释放，弹丸被水平射出弹丸被水平射出。下列说法正确的下列说法正确的 是是() A橡皮筋被拉伸的过程中橡皮筋被拉伸的过程中，橡皮筋的弹力做负功橡皮筋的弹力做负功 B橡皮筋被拉伸的过程中橡皮筋被拉伸
36、的过程中，橡皮筋的弹力做正功橡皮筋的弹力做正功 C弹丸被射出的过程中弹丸被射出的过程中，橡皮筋的弹性势能不变橡皮筋的弹性势能不变 D弹丸被射出的过程中弹丸被射出的过程中，皮块对弹丸做负功皮块对弹丸做负功 A在橡皮筋拉伸的过程中，橡皮筋的弹力与橡皮筋的位移方向相反，则在橡皮筋拉伸的过程中，橡皮筋的弹力与橡皮筋的位移方向相反，则 橡皮筋的弹力做负功，故橡皮筋的弹力做负功，故 A 正确，正确，B 错误；弹丸被射出的过程中，橡皮筋的形错误；弹丸被射出的过程中，橡皮筋的形 变量减小，则弹性势能减小，故变量减小，则弹性势能减小，故 C 错误；弹丸被射出的过程中，皮块对弹丸的错误；弹丸被射出的过程中，皮块对
37、弹丸的 力与弹丸的位移方向相同，则皮块对弹丸做正功，故力与弹丸的位移方向相同，则皮块对弹丸做正功，故 D 错误。错误。 4质量为质量为 3 kg 的物体放在高的物体放在高 4 m 的平台上的平台上， ，g 取取 10 m/s2，求：求： (1)物体相对于平台表面的重力势能是多少？物体相对于平台表面的重力势能是多少？ (2)物体相对于地面的重力势能是多少？物体相对于地面的重力势能是多少？ (3)物体从平台落到地面上物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？重力做的功是多少？重力势能变化了多少？重力做的功是多少？ 解析解析(1)以平台为参考平面，物体的重力势能为以平台为参考平面，物体的重力势能为
38、0。 (2)以地面为参考平面，物体的重力势能以地面为参考平面，物体的重力势能 Epmgh3104 J120 J。 (3)以地面为参考平面以地面为参考平面，物体落到地面物体落到地面，重力势能变化了重力势能变化了Ep0120 J 120 J，即重力做功，即重力做功 120 J。 答案答案(1)0(2)120 J(3)减少了减少了 120 J120 J 5情境：摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施情境：摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施，上面挂在轮边缘的是上面挂在轮边缘的是 供乘客搭的座舱供乘客搭的座舱。乘客坐在摩天轮座舱里乘客坐在摩天轮座舱里，摩天轮慢慢地往上转摩天轮慢慢地往上转，可以从高处俯可
39、以从高处俯 瞰四周景色瞰四周景色。我国目前最高的摩天轮我国目前最高的摩天轮南昌之星的高度达到南昌之星的高度达到 160 m。 12/12 问题问题： 假设一个假设一个 50 kg 的乘客从地面乘坐该摩天轮到达最高点的乘客从地面乘坐该摩天轮到达最高点， g 取取 10 m/s2， 则：则： (1)乘客重力做功为多少？乘客重力做功为多少？ (2)乘客的重力势能变化了多少？乘客的重力势能变化了多少？ (3)由由(1)、(2)可知可知，重力做功与重力势能的变化有什么关系？重力做功与重力势能的变化有什么关系？ 解析解析(1)乘客随摩天轮向上的位移大小为乘客随摩天轮向上的位移大小为 160 m，则重力做的功为，则重力做的功为 Wmgh5010160 J80 000 J。 (2)乘客随摩天轮向上运动，重力势能增大；乘客的重力势能增加量为乘客随摩天轮向上运动，重力势能增大；乘客的重力势能增加量为 Epmgh5010160 J80 000 J。 (3)由以上的计算可知，重力做功与重力势能的变化大小是相等的，重力做由以上的计算可知，重力做功与重力势能的变化大小是相等的，重力做 负功，重力势能增大。负功，重力势能增大。 答案答案(1)80 000 J(2)增加增加 80 000 J(3)大小相等大小相等
