2018-2019学年新设计物理必修二鲁科版讲义:第2章 能的转化与守恒 第2节 Word版含答案
2018-2019学年新设计物理必修二鲁科版讲义:第2章 能的转化与守恒 第2节 Word版含答案第4页

落到地面过程中重力势能减少多少?

(2)以地面为零势能参考平面,计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少?

(3)以上计算结果说明什么?

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,

因而物体具有的重力势能Ep1=mgh1=2×9.8×0.4 J=7.84 J。

物体落至地面时,物体的重力势能

Ep2=mgh2=2×9.8×(-0.8) J=-15.68 J。

因此物体在此过程中重力势能减少量

ΔEp=Ep1-Ep2=7.84 J-(-15.68) J=23.52 J。

(2)以地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+0.8) m=1.2 m。

因而物体具有的重力势能Ep1′=mgh1′=2×9.8×1.2 J=23.52 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少量ΔEp′=Ep1′-Ep2′=23.52 J-0=23.52 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。

答案 (1)7.84 J 23.52 J (2)23.52 J 23.52 J

(3)见解析

重力势能的三种求解方法

(1)根据重力势能的定义求解:选取零势能参考平面,由Ep=mgh可求质量为m的物体在离零势能参考平面h高度处的重力势能。