1.定義
物體由于被舉高而具有的能量叫作重力勢能.
2.公式
重力勢能的表達式為Ep=mgh,即物體的重力勢能等于物體的重力mg和它的高度h的乘積.
設一個質量為m的物體從高度為h₁的A點下落到高度為h₂的B點.重力所做的功為WG=mg△h=mgh₁-mgh₂.
可見WG等于mgh這個量的變化,物理學中就用mgh這個物理量表示物體的重力勢能3.單位
重力勢能的單位與功的單位相同,國際單位制單位是焦耳,可由1kg·(m/s2)·m=
1N·m=1J得知.
4.重力勢能的性質
(1)系統性:重力勢能是物體和地球所組成的系統共同具有的能量,不是地球上的物體單獨具有的.
(2)相對性:重力勢能Ep=mgh與參考平面的選擇有關,式中的h是物體重心到參考
平面的高度.重力勢能是标量,隻有大小,沒有方向,但有正負之分.當物體在參考平面上方時,Ep為正值;當物體在參考平面下方時,Ep為負值.注意物體重力勢能的正負是表示比零勢能大,還是比零勢能小.
注:重力勢能的正負表示大小,而功的正負表示效果.(同為标量)
(3)參考平面選擇的任意性:參考平面視處理問題的方便而定,一般選擇地面或物體運動時所達到的最低點為零勢能面.
(4)重力勢能變化的絕對性:物體從一個位置運動到另一個位置的過程中,重力勢能的變化與參考平面的選取及運動過程無關,它的變化量是絕對的.
例:質量為m的小球,從離桌面H高處由靜止下落,桌面離地面高度為h,如圖所示若以桌面為參考平面,那麼小球落地時的重力勢能及整個下落過程中重力勢能的變化分别是( )
A.mgh,減少mg(H-h)
B.mgh,增加mg(H+h)
C.-mgh,增加mg(H-h)
D.-mgh,減少mg(H+h)
解析:小球落地時在參考平面以下,此時小球的重力勢能為-mgh,小球重力勢能的變化△Ep=-mgh-mgH=-mg(H+h),因此應選D.
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