桌边缘,如图7-4-4所示,松手后,链条滑离桌面,问:从开始到链条刚好滑离桌面过程中重力势能变化了多少?
答案 减小mgL
解析 设桌面为参考平面,开始时重力势能
Ep1=-mg×=-.
末态时重力势能Ep2=-mg×=-.
故重力势能变化ΔEp=Ep2-Ep1=-mgL.
重力做功与重力势能变化的关系
4.在离地80 m处无初速释放一小球,小球质量为m=200 g,不计空气阻力,g取10 m/s2,取最高点所在水平面为零势能参考平面.求:
(1)在第2 s末小球的重力势能;
(2)在第3 s内重力所做的功及重力势能的变化.
答案 (1)-40 J (2)50 J 减少了50 J
解析 (1)在第2 s末小球所处的高度为:
h=-gt2=-×10×22 m=-20 m
重力势能为:
Ep=mgh=0.2×10×(-20)J=-40 J.
(2)在第3 s末小球所处的高度为
h′=-gt′2=-×10×32 m=-45 m.
第3 s内重力做功为:
WG=mg(h-h′)=0.2×10×(-20+45)J=50 J
WG>0,所以小球的重力势能减少,且减少了50 J.