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重力势能

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重力势能的概念

物体由于被举高而具有的能叫做重力势能(gravitational potential energy)。

重力势能是引力势能在特殊情形下的推广,是物体在重力的作用下而具有由空间位置决定的能量,大小与确定其空间位置所选取的参考点有关。

物体在空间某点处的重力势能等于使物体从该点运动到参考点时重力所作的功。

重力势能

重力势能的决定因素

物体重力势能的大小由地球对物体的引力大小以及地球和地面上物体的相对位置决定。相对位置“越高”,重力势能也就就越大。

物体质量越大、位置越高、做功本领越大,物体具有的重力势能就越多。

某种程度上来说,就是当高度一定时,质量越大,重力势能越大;质量一定时,高度越高,重力势能越大。

重力势能是机械能的一部分

机械能是三种形式能量之和,包括:动能、重力势能与弹性势能。机械能守恒定律的前提条件是只有重力或弹力做功,当只有重力做功时,发生的只是重力势能与动能的互换,总的能量保持不变。

重力势能的公式

重力势能的公式:Ep=mgh

Ep为重力势能,m为质量,g为重力系数,等于9.8N/kg(在大多数情况下),h为物体距离零势能面的高度。

重力势能与重力做功的关系

重力势能变化与重力做功在绝对值上是相等的。

重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加;

我们可理解为重力做功等于重力势能变化量的负值。

重力势能、势能的日常应用

功与能是紧密相关的,我们探究某物体具有多少多少能量时,其实也是在研究其能够对外做功的本领。

人们在打桩时,先把重锤高高举起,重锤落下就能把木桩打入地里。重锤是由于被举高而能够做功的,举高的物体具有的能量叫重力势能。物体的质量越大,举得越高,它具有的重力势能就越大,就能够对地面做更多的功。

被举高的重锤具有重力势能。重锤的质量越大,被举得越高,下落时做的功越多,表示重锤的重力势能越大。(不是所有的举高都是人为的,而是相对水平面上升的高度为被举高的高度)。

相似的,弹性势能与弹力做功有如下的案例诠释:

射箭运动员把弓拉弯,放手后被拉弯的弓能把箭射出去,被压缩的弹簧在放松后能把压在上面的砝码举起。

弓和弹簧都是由于发生弹性形变而能够做功的,发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能,物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。

参考文献

机械能守恒定律http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43172.html

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