[审题指导] 解答本题时应把握以下两点:
(1)计算重力势能时要注意重力势能的正负和物体所在位置相对于参考平面的高度。
(2)在第3 s内重力所做的功等于物体重力势能的减少量。
[解析] (1)以释放点所在水平面为参考平面,在第2 s末小球所处的高度为
h=-gt2=-×10×22 m=-20 m
重力势能Ep=mgh=200×10-3×10×(-20) J=-40 J
Ep<0,说明小球在参考平面的下方。
(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内重力做的功为
W=mg(h-h′)=200×10-3×10×(-20+45) J=50 J
由重力做功与重力势能改变的关系可知,小球的重力势能减少了50 J。
[答案] (1)-40 J (2)50 J,小球的重力势能减少了50 J
(1)重力势能的大小与零势能面的选取有关。
(2)重力做功、重力势能的变化量与零势能面的选取无关。
(3)计算重力做功、重力势能、重力势能的变化量时要注意区别其正、负。
1.(多选)有关重力势能的变化,下列说法中正确的是( )
A.物体受拉力和重力作用向上运动,拉力做功是1 J,但物体重力势能的增加量有可能不是1 J
B.从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛,落到地面上时,物体重力势能的变化是相同的
C.从同一高度落下的物体到达地面,考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的
D.物体运动中重力做功是-1 J,但物体重力势能的增加量不是1 J
解析:选ABC 据重力做功的特点:与经过路径无关,与是否受其他力无关,与其他力做功多少无关,只取决于始末位置的高度差,再根据重力做功等于重力势能的减少量可知A、B、C正确,D错误。
2.如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达的D点时,速度为0。在这个过程中,重力做功为( )