重力勢能

重力勢能

物體由于被舉高而具有的能
物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢能(gravitational potential energy)。對于重力勢能,其大小由地球和地面上物體的相對位置決定。物體質量越大、位置越高、做功越多,物體具有的重力勢能就越大,其表達式為:Ep=mgh。勢能:相互作用的物體憑借其相對位置而具有的能量。
    中文名:重力勢能 外文名:gravitational potential energy 适用領域: 所屬學科: 應用學科:物理

基本信息

重力勢能

(1)定義:物體所受的重力與其所處的高度的乘積。

(2)表達式:。

(3)理解:①狀态量,②标量,③單位:焦耳(J)。

(4)特點:具有相對性。因高度h具有相對性,重力勢能也具有相對性。

重力勢能

定義

物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢能(gravitational potential energy)。

是引力勢能在特殊情形下的推廣,是物體在重力的作用下而具有由空間位置決定的能量大小與确定其空間位置所選取的參考點有關。物體在空間某點處的重力勢能等于使物體從該點運動到參考點時重力所作的功。

決定因素

對于重力勢能,其大小由地球和地面上物體的相對位置決定。物體質量越大、位置越高、做功本領越大,物體具有的重力勢能就越多。

公式

重力勢能的公式:Ep=mgh(Ep為重力勢能,m為質量,g為重力系數,等于9.8N/kg)

詳細分析

判斷一個物體是否具有重力勢能,關鍵看此物體相對某一個平面有沒有被舉高,即相對此平面有沒有一定的高度。若有,則物體具有重力勢能,若沒有,則物體不具有重力勢能。

物理學中,物體具有的重力勢能的大小與物體的質量成正比,與物體被舉高的高度成正比。所以得出

Ep=mgh。重力勢能是标量,單位為焦(J)。與功不同的是,功的正負号表示作用效果,比較大小時僅比較數值;而重力勢能中正數一律大于負數.在重力勢能的表示式中,由于高度h是相對的,因此重力勢能的數值也是相對的。我們說某個物體具有重力勢能mgh,這是相對于某一個水平面來說的,把這個水平面的高度取做零,這個水平面稱為參考平面,物體位于這個參考平面上時,重力勢能為零,因此參考平面也稱為零勢能平面。經典物理對重力勢能的理解就是當一個物體處在一個位置,相對于參照平面,重力可以對物體做多少功,使物體獲得多少其他形式的能量,就說重力勢能是多少.但并不是說重力勢能為0就不具備做功的能力,這是由其的相對性決定的.重力做正功時,重力勢能減小,反之,則增大。

物體由于做機械運動所具有的能量,叫機械能。包括動能、勢能兩種,勢能又包括重力勢能和彈性勢能,由于重力和萬有引力是同性質的力,因此在物體的高度不能忽略時,将重力勢能稱作引力勢能更合适些,也就是說,重力勢能就是引力勢能,在目前的考綱中,除專門讨論重力随物體在地球上的位置(緯度和高度)變化而變化外,認為重力等于萬有引力,因此也可以認為物體的重力勢能等于引力勢能。

兩個物體僅受萬有引力而相互吸引的重力勢能:

兩個物體僅受萬有引力而相互吸引的過程其實挺複雜的,首先要把二體問題(兩個物體之間由于引力運動的問題)轉化為單體問題(一個物體受到另一個固定的物體的引力而運動的問題,轉化的方法在某些普通物理教材和理論物理力學教材當中有講),再把直線運動的過程看成是橢圓運動過程的極限,根據開普勒第三定律求解。另外,如果求的是碰撞前的瞬時速度的話,可以先用動量守恒判斷出碰撞前兩個物體的速度之比,再用機械能守恒求出碰撞時的速度,不過這種方法要求碰撞的物體是有大小的球體,否則隻把它們看作質點的話碰前一刹那的引力勢能為負無窮大。

如果考慮g是變量的話,那麼重力勢能就過渡到引力勢能,引力勢能表達式是-GMm/r,不過零勢能處在無窮遠。

重力做功與重力勢能的關系:W=EP1-EP2

規律

重力做正功時,重力勢能減少重力做負功時,重力勢能增加。補充:重力勢能具有相對性,要根據選取參考系來作答問題,但是重力做功具有絕對性。

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