4．重力势能
[学习目标] 1.知道重力做功与路径无关的特点． 2.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算．(重点) 3.掌握重力做功与重力势能变化的关系．(重点) 4.理解重力势能的相对性．(难点) 5.知道重力势能是物体和地球系统所共有的．
一、重力做功和重力势能
1．重力做的功
(1)特点：只跟物体运动的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关．
物体下降时重力做正功；物体被举高时重力做负功，也可以说成物体克服重力做功．
(2)表达式：WG＝mgh＝mg(h1－h2)，其中h表示物体起点和终点的高度差．h1、h2分别表示物体起点和终点的高度．
2．重力势能
(1)定义：物体由于位于高处而具有的能量．
(2)大小：等于物体所受重力与所处高度的乘积，表达式为Ep＝mgh.其中h表示物体(重心)的高度．
(3)单位：焦耳，与功的单位相同．
(4)重力做功与重力势能变化的关系
①表达式：WG＝Ep1－Ep2.
②重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加．
二、重力势能的相对性和系统性
1．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，物体的重力势能取作0.
(2)重力势能的相对性
选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是不同的．
对选定的参考平面，上方物体的重力势能是正值，下方物体的重力势能是负值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能小．
2．系统性
重力势能是地球与物体所组成的系统共有的．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)重力做功由重力和物体的位移决定大小． (×)
(2)同一物体在不同高度时，重力势能不同． (√)
(3)重力势能Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1与Ep2方向相反． (×)
(4)同一物体的重力势能Ep1＝2 J，Ep2＝－3 J，则Ep1＞Ep2.(√)
(5)在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同． (×)
2．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
B．重力势能有负值，因此说重力势能是矢量
C．重力做功才有重力势能，重力不做功，物体就不具有重力势能
D．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A错误；重力势能是标量，其负值表示重力势能低于零势能面；故B错误；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C错误；重力做功引起重力势能的变化，故D正确．]
3．质量为20 kg的铁板、厚度不计，平放在二楼的地面上．二楼地面与楼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为( )
A．600 J、0 B．0、600 J
C．1 200 J、0 D．0、1 200 J
B [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零；铁板相对于楼外地面的高度为3 m，则铁板相对于二楼平面的重力势能Ep＝mgh＝200×3 J＝600 J．故选B.]
4．关于重力做功与重力势能，下列叙述中正确的是( )
A．重力对物体做正功，物体的重力势能减少
B．物体克服重力做功，物体的重力势能减少
C．重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零
D．物体克服重力做功，物体的重力势能一定为负值
