重力做的功由重力大小和重力方向上發(fā)生的位移(數(shù)值方向上的高度差)決定。
公式:WG=mg·Δh
注意
重力做功與物體的運(yùn)動路徑無關(guān),只決定于運(yùn)動初始位置的高度差。
物體由于位于高處而具有的能量。
表達(dá)式:Ep=mgh
h為物體重心到參考平面的豎直高度,單位焦耳,簡稱焦,符號J。
重力勢能總是相對于某個(gè)水平面來說的,這個(gè)水平面叫參考平面,也叫零勢能面。
影響因素
物體的質(zhì)量m和所在的高度h
標(biāo)量:正負(fù)不表示方向
重力勢能為正,表示物體在參考面的上方;
重力勢能為負(fù),表示物體在參考面的下方;
重力勢能為零,表示物體在參考面的上。
重力勢能的變化
ΔEp=Ep2-Ep1,即末狀態(tài)與初狀態(tài)的重力勢能的差值。
對Ep=mgh的理解
①其中h為物體重心的高度。
②重力勢能具有相對性,是相對于選取的參考平面而言的。選擇不同的參考平面,確定出的物體高度不一樣,重力勢能也不同。
③重力勢能可正可負(fù),在參考平面上方重力勢能為正值,在參考平面下方重力勢能為負(fù)值。
重力勢能是標(biāo)量,其正負(fù)表示比參考平面高或低。
注意
a、在計(jì)算重力勢能時(shí),應(yīng)該明確選取參考平面。
b、選擇哪個(gè)水平面作為參考平面,可視研究問題的方便而定,通常選擇地面作為參考平面。
系統(tǒng)性
重力勢能屬于地球和物體所組成的系統(tǒng),通常說物體具有多少重力勢能,只是一種簡略的說法。
重力做功與重力勢能變化的關(guān)系
重力勢能變化的過程也就是重力做功的過程,重力做正功,重力勢能減少;
重力做負(fù)功,重力勢能增加,即滿足WG=-ΔEp=Ep1-Ep2。
物體運(yùn)動時(shí),重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān),而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。
重力勢能
地球上的物體具有的和它的高度有關(guān)的能量,叫做重力勢能。
定義式:Ep=mgh
即物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積。
重力勢能為標(biāo)量。單位:1J=1kg·m/s2·m=1Nm
重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系
Wmg=—△EP
(1)物體的高度下降時(shí),重力做正功,重力勢能減少,重力勢能減少的量等于重力所做的功;
(2)物體的高度增加時(shí),重力做負(fù)功,重力勢能增加,重力勢能增加的量等于物體克服重力所做的功。
(3)重力勢能變化只與重力做功有關(guān),與其他力無關(guān)。
重力勢能的相對性
參考平面上,EP=0;
參考平面的選取一般以研究問題的方便為原則。
對選定的參考平面而言:
上方:h>0,EP>0;
下方:h<0,EP<0,表示物體這個(gè)位置具有的重力勢能比在參考平面上具有的重力勢能要少。
重力勢能的系統(tǒng)性
如果沒有地球,就談不上重力勢能,因此,嚴(yán)格說:重力勢能是地球與物體這一系統(tǒng)所共有的,不是物體單獨(dú)所有的,通常說某物體的重力勢能是多少,只是一種簡化的說法。
重力做的功與重力勢能的變化關(guān)系
物體高度變化的時(shí)候重力做的功與重力勢能的關(guān)系如下
①高度下降:從高為h1的地方下落到高 h2的地方
重力與位移的方向相同,重力做正功。
WG=mgΔh=mgh1 - mgh2
=Ep1-Ep2
重力勢能的變化:
ΔEp=Ep2 -Ep1
則:WG= - Δ Ep(重力做的功等于重力勢能的減少量)
結(jié)論:物體高度下降時(shí),重力做正功,重力勢能減少;
重力做的功等于重力勢能的減少量。
②物體高度上升
同理得
高度上升,物體的重力做負(fù)功,重力勢能增加;
克服重力做的功等于重力勢能的增加量。