2.重力势能的三个性质
(1)重力势能的相对性
由于重力势能表达式为Ep=mgh,高度h的相对性决定了重力势能具有相对性。分析表中数据可知,对于同一物体,选取不同的水平面作为零势能面,其重力势能具有不同的数值,即重力势能的大小与零势能面的选取有关。
(2)重力势能变化的绝对性
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。
(3)重力势能的系统性
重力是地球对物体吸引而产生的,如果没有地球对物体的吸引,就不会有重力,也不存在重力势能,所以重力势能是这个系统共同具有的,平时所说的“物体”的重力势能只是一种简化的说法。
【特别提醒】(1)零势能面的选择是任意的,在实际应用中,应以解决问题方便为原则选择零势能面。
(2)如果在同一个问题中涉及多个物体的重力势能,必须选取一个统一的参考平面。
17
【典例1】如图所示,桌面距地面0.8 m,一物体质量为2 kg,放在距桌面0.4 m的支架上(g=10 m/s2)。以地面为参考平面,计算物体在支架上时具有的重力势能,并计算物体由支架下落到桌面的过程中,重力势能减少了多少?
【思路点拨】求解该题应注意以下两点:
关键点
(1)重力势能Ep=mgh中的h是相对于参考平面的高度。
(2)重力势能的减少量ΔEp减=Ep1-Ep2。
【规范解答】以地面为参考平面,物体的高度为h1=1.2 m。
物体的重力势能为Ep1=mgh1=2×10×1.2 J=24 J
物体落至桌面时的高度h2=0.8 m,重力势能为Ep2=mgh2=2×10×0.8 J=16 J
物体重力势能的减少量为ΔEp=Ep1-Ep2=(24-16) J=8 J。
答案:24 J 8 J
【互动探究】以桌面为参考平面,物体在支架上时具有的重力势能为多少?物体由支架下落到桌面的过程中,重力势能减少了多少?