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重力势能的公式和定义

2021-02-21 11:10:24文/陈宇航

重力势能的公式和定义

一、重力势能的公式和定义

1、公式:$E_{\rm p}=mgh$,式中$h$是物体重心到参考平面的高度。

2、定义:物体由于被举高而具有的能。

3、单位:焦耳,符号是J。

4、相对性:$E_{\rm p}=mgh$中的$h$是物体重心相对参考平面的高度,参考平面选择不同,则物体的高度$h$不同,重力势能的大小也就不同。

5、系统性:重力是地球与物体相互吸引产生的,所以重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的,平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化说法。

6、重力势能与重力做功的联系:$W_{\rm G}=E_{{\rm p}1}-E_{{\rm p}2}$,重力势能变化的过程,也就是重力做功的过程,重力做正功,重力势能减少,重力做负功,重力势能增加,且重力做了多少功,重力势能就变化了多少。

7、重力势能与重力做功的区别:

(1)定义:重力势能是物体由于被举高而具有的能;重力做功是重力对物体所做的功。

(2)影响大小的因素:重力势能和重力和某一位置的高度有关;重力做功与重力和初、末位置的高度差有关。

(3)特点:重力势能与参考平面的选择有关,同一位置的物体,选择不同的参考平面会有不同的重力势能,重力势能是状态量;重力做功只与初、末位置的高度差有关,与路径及参考平面的选择无关。重力做功是过程量。

(4)标矢性:二者都是标量,但重力势能的正负表示物体所在的位置在参考平面的上方还是下方,或理解为比处于参考平面上时的重力势能多还是少;重力做功的正负表示重力是动力还是阻力。

二、重力势能的相关例题

下列关于重力势能的说法正确的是____

A.物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定

B.物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大

C.一个物体的重力势能从-5J变化到-3J,重力势能增加了

D.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零

答案:C

解析:物体的重力势能与参考平面的选取有关,同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同,A选项错;物体在零势能面以上,距零势能面的距离越大,重力势能越大,物体在零势能面以下,距零势能面的距离越大,重力势能越小,B选项错;重力势能中的正、负号表示大小,-5J的重力势能小于-3J的重力势能,C选项对;只有选地面为零势能面时,地面上的物体的重力势能才为零,否则不为零,D选项错。

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