精品8.2 重力势能 (人教版新教材)高中物理必修二第八章【知识点+练习】

1、1第八章 机械能守恒定律2 重力势能知识点一 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；物体下落时， 重力做正功2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 动的路径无关知点二 重力势能1 定义：物体由于被举高而具有的能量2 大小：等于它所受重力与所处高度的乘积3 表达式： Ep mgh.4 单位：焦耳，与功的单位相同5相对性：重力势能总是相对选定的参考平面而言的(该平面常称为零势面)6系统性：重力势能是地球与物体所组成的系统共有的物体在A、B、C 三点重力势能的正负如下表所示参考平面地面桌面A 处平面EpA 正值正值零EpB 正值零负

2、值pC 零负值负值E知识点三 重力做功与重力势能变化的关系两者关系为： WG=Ep1-Ep21重力做正功，重力势能减少2重力做负功，重力势能增加3重力做了多少功，就有多少重力势能发生变化知识点四 弹性势能1 概念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而具有的势能2 决定弹性势能大小的相关因素的猜想弹性势能与重力势能同属于势能，由此影响弹性势能的因素猜想如下：重力势能与物体被举起的高度有关不同物体的高度相同， 重力势能 不同弹性势能可能与弹簧的形变量有关形变量相同但劲度系数不同的 弹簧，弹性势能不同弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量有关影 响 因 素结论拓展 弹性势能大小的探究1 弹

3、力做功特点随弹簧形变量的变化而变化，还因为弹簧的不同而不同2弹力做功与弹性势能的关系23 “Fl”图象面积的意义表示弹性势能的值14弹性势能 Ep=2kx2【讨论】分析做自由落体运动的物体与固定在地面的的弹簧接触后的运动情况，并回 答：(1)什么时候物体速度最大？(2)什么时候弹簧弹性势能最大？L【例 1】质量为 m 的均匀链条长为 L，开始放在光滑的水平桌面上时，有4 的长度悬在桌子的边缘，如图所示，松手后链条滑离桌面，问：从开始到链条刚好滑离桌面的过程中 重力势能变化了多少？【例 2】如图所示，在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 kg 的 木块相连 若在木块上施加一个

4、竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动 0.10 m，力 F 做的功 为 2.5 J，此时木块再次处于平衡状态，力 F 的大小为 50 N g 取 10 m/s2 .求：3(1)在木块下移 0.10 m 的过程中弹性势能的增加量；(2)弹簧的劲度系数随堂练习1 (多选)下列关于重力势能的说法正确的是( )A重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的B重力势能的大小是相对的C动能等于零的物体，它的重力势能一定不等于零D在地面上的物体，它的重力势能一定不等于零2 (多选)物体在运动过程中，克服重力做功 50 J，则( )A重力做功 50 JB物体的重力势能一定增加 50 JC物体若做加速运动

5、，则重力势能的增加量一定大于 50 J D重力对物体做功50 J3如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高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 滑下重力做功多 B沿轨道 2 滑下重力做功多C沿轨道 3 滑下重力做功多 D沿三条轨道滑下重力做功一样多4盘在地面上的一根不均匀的金属链重 30 N，长 1 m，从甲端缓慢提起至乙端恰好离 开地面时需做功 10 J 如果改从乙端缓慢提起至甲端恰好离开地面要做多少功？ (取 g10 m/s2)5关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是( )A当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大B当弹簧变短时，

6、它的弹性势能一定变小C在伸长量相同时，劲度系数越大的弹簧，它的弹性势能越大 D弹簧在位伸时弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 6桌面高为 h，质量为m 的小球从离桌面高H 处自由落下，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为( ) A mgh B mgH C mg(hH) Dmgh7在光滑的水平面上，物体 A 以较大速度 v 向前运动， 与以较小速度 v 向同一方向ab运动的、连有轻质弹簧的物体 B 发生相互作用，如图所示在相互作用的过程中，当系统 的弹性势能最大时( )A vavb B va vb C vavb D无法确定48(多选)在水平地面上竖直放置一轻质弹簧， 有一物体

7、从弹簧的正上方自由落下， 在物 体压缩弹簧速度减为零时， (选地面为重力势能参考面)( )A物体的重力势能最小 B物体的重力势能最大C弹簧的弹性势能最大 D弹簧的弹性势能最小 9一个 100 g 的球从 1.8 m 的高处落到一个水平板上又弹回到 1.25 m 的高度，则整个 过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g10 m/s2)( )A重力做功为 1.8 J B重力做了 0.55 J 的负功C球的重力势能一定减少 0.55 J D球的重力势能一定增加 1.25 J 10物体做自由落体运动， 以下有关其相对于地面的重力势能与下落速度的关系图中正确的是( )11 (多选)如图所示，一物

8、体从 A 点沿粗糙面 AB 与光滑面 AC 分别滑到同一水平面上的 B 点与 C 点，则下列说法中正确的是( )A沿AB 面重力做功多 B沿两个面重力做的功相同 C沿 AB 面重力势能减少得多 D沿两个面减少的重力势能相同12 (多选)关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是( )A物体克服重力做的功等于重力势能的增加B在同一高度， 将物体以初速度v0 向不同的方向抛出到落地过程中，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用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体所增 加的重力势能之和13(多选)如图所示，一个物体以

9、速度v0 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，在此过程中以下说法正确的是( )A物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等 C弹力做正功，弹簧的弹性势能减小D弹力做负功，弹簧的弹性势能增加14 (多选)如图所示，倾角 30的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为 m、粗细 均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中 ( )1A软绳重力势能共减少了2mgl1B软绳重力势能共减少了4mglC软绳重力势能的减少等于重力对

10、软绳所做的功D软绳重力势能的减少等于物块对它做的功与软绳克服自身重力、摩擦力所做功之和515如图所示，质量为 M=5 kg 的物体放在水平地面上，上方栓接劲度系数为 100 N/m 的轻质弹簧。开始时弹簧处于原长，现拉着弹簧上端 P 点缓慢向上移动直到物体离开地面一段距离，此过程中P 点上升了 2 m，则物体重力势能增加(g=10 m/s2) ( )A 55 J B 75 J C 95 J D 100 J6第八章 机械能守恒定律2 重力势能3 3【例 1】由图中初态和末态比较， 可等效成将开始桌面上的4的链条移至末态的下端4处，5 3 5 15 15故重心下降了8L，所以重力势能减少了4mg

11、8L32mgL，即 Ep 32mgL.【例 2】解析： (1)在木块下移 0.10 m 的过程中， 力 F 和木块的重力克服弹簧弹力做功， 弹簧的弹性势能增加，克服弹力做的功为 WNWFmgh2.5 J2.0100. 10 J4.5 J.故弹性势能的增加量为 EpWN4.5 J.(2)设施加力F 前弹簧压缩了h0，则 mg kh0 .施加力 F 后木块再次处于平衡状态时有Fmgk(h0h)联立两式解得弹簧的劲度系数F 50kh 0.10 N/m500 N/m.答案： (1)4.5 J (2)500 N/m随堂练习1 、答案： AB2 、答案： BD3 、答案： D4 、答案： 20 J5 、答

12、案： C6 、答案： D解析： 地面比参考平面(桌面)的高度低了 h，小球落到地面时重力势能为负值， Ep mgh，D 正确7 、答案： B分析： 求解该题的关键是要清楚弹簧的形变量最大时， 它的弹性势能最大， 而弹簧的形 变量最大时，两物体的距离不是最大，就是最小解析： 当两物体A、B 第一次相距最近时， va vb ，弹簧压缩量最大，弹性势能最大， B 正确8 、答案： AC9 、答案： C解析：整个过程重力对球做正功， 其大小为 Wmghmg(h1h2)0.55 J，A、B 错误； 重力做正功，重力势能减少，且重力做多少正功， 重力势能就减少多少，故球的重力势能减 少 0.55 J，C

13、正确， D 错误10 、答案： C解析：设物体原来高度为h0，具有重力势能为Ep0 mgh0，下落过程中有Ep mgh0 gt21 1Ep0 2mg2t2Ep0 2mv2 ，即 C 正确11、答案： BD解析： 物体重力做功的多少只与它运动的初、末位置的高度差有关， 与其他因素无关，所以沿两个面重力做的功相同，A 错误，B 正确；由于重力势能的变化总等于重力所做的功， 故沿两个面减少的重力势能相同， C 错误， D 正确12 、答案： AB13 、答案： BD解析： 由功的计算公式 WFlcos 知， 恒力做功时， 做功的多少与物体的位移成正比， 而弹簧对物体的弹力Fkl 是一个变力， 所以 A 不正确 弹簧开始被压缩时弹力小， 弹力做7的功也少， 弹簧的压缩量变大时弹力变大， 物体移动相同的距离做的功多， 故 B 正确 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， 所以弹力做负功， 弹簧的压 缩量增大，弹性势能增大，故 C 错误， D 正确14 、答案： BC解析： 软绳重力势能共减少： mglsin lmgl，A 错误， B 正确； 根据重力做功与