(3)以上计算结果说明什么?
答案 (1)8 J 24 J (2)24 J 24 J (3)见解析
解析 (1)以桌面为零势能参考平面,物体距离零势能参考平面的高度h1=0.4 m,因而物体具有重力势能
Ep1=mgh1=2×10×0.4 J=8 J.
物体落至地面时,物体重力势能
Ep2=2×10×(-0.8) J=-16 J.
因此物体在此过程中重力势能减小量
ΔEp=Ep1-Ep2=8 J-(-16) J=24 J.
(2)以地面为零势能参考平面,物体的高度h1′=(0.4+0.8) m=1.2 m.因而物体具有的重力势能Ep1′=mgh1′=2×10×1.2 J=24 J.
物体落至地面时重力势能Ep2′=0.
在此过程中物体重力势能减小量ΔE′=Ep1′-Ep2′=24 J-0=24 J.
(3)通过上面的计算可知,重力势能是相对的,它的大小与零势能参考平面的选取有关,而重力势能的变化是绝对的,它与零势能参考平面的选取无关,其变化值与重力对物体做功的多少有关.
重力势能是相对的,但重力势能的变化是绝对的.物体在两个高度不同的位置时,由于高度差一定,重力势能之差也是一定的,即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关.
三、弹性势能
1.产生原因:
(1)物体发生了弹性形变.
(2)物体各部分间有弹力作用.
2.对同一弹簧,伸长和压缩相同的长度时弹性势能相同.
3.弹性势能与弹力做功的关系:弹性势能的变化量总等于弹力对外做功的负值,表达式为W弹=-ΔEp.
【例5】 如图4所示,一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧,墙壁和物体间的弹簧被物体压缩,在此过程中,以下说法正确的是( )