物理知識(shí)重力勢(shì)能與重力做功
如果沒(méi)有地球,就沒(méi)有重力,也就談不上重力勢(shì)能了,所以重力勢(shì)能是屬于物體與地球所組成的系統(tǒng)所有。重力勢(shì)能的變化一般都是和重力做功聯(lián)系在一起,只有重力對(duì)物體或是系統(tǒng)做功,那么重力勢(shì)能才會(huì)發(fā)生改變,重力做正功重力勢(shì)能減小,重力做負(fù)功重力勢(shì)能增加…下面是小編幫大家整理的物理知識(shí)重力勢(shì)能與重力做功,供大家參考借鑒,希望可以幫助到有需要的朋友。
一、重力的功
過(guò)程甲、乙結(jié)果為:WG=mgh=mgh1-mgh2
分析過(guò)程丙的方法是:把整個(gè)路徑分成許多很短的間隔;由于每一段很小很小,都可以近似看作一段傾斜直線;分別求出物體通過(guò)每一小段傾斜直線時(shí)重力所做的功;物體通過(guò)整個(gè)路徑時(shí)重力所做的功,等于重力在每小段上所做的功的代數(shù)和。結(jié)果為:WG=mgh=mgh1-mgh2
重力做功的特點(diǎn):
對(duì)于確定的物體,其重力大小、方向不變,當(dāng)沿著不同路徑向下或向上運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)功的`計(jì)算公式可知:
1、物體運(yùn)動(dòng)時(shí),重力對(duì)它所做的功只與初、末位置的高度差有關(guān),與路徑無(wú)關(guān)。
2、重力做功的大小等于重力與初、末位置的高度差的乘積。
如圖所示,質(zhì)量相同的物體A、B沿不同的路徑下滑,在下滑相同高度的過(guò)程中,不論摩擦力是否相同,也不論運(yùn)動(dòng)時(shí)間是否相同,重力做功都相同。
二、重力勢(shì)能
1、定義:物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能,用符號(hào)Ep表示,物體的質(zhì)量越大,離地越高,重力勢(shì)能就越大。
2、定義式:EP=mgh,即物體的重力勢(shì)能Ep等于物體的重量mg和它的高度h的乘積。
3、單位:在國(guó)際單位制中是焦耳(J)。
4、重力勢(shì)能是狀態(tài)量。
5、重力勢(shì)能是標(biāo)量,即只有大小,沒(méi)有方向。
6、重力勢(shì)能的相對(duì)性
要確定重力勢(shì)能的大小,首先必須確定一個(gè)參考平面(高度為零,重力勢(shì)能為零的一個(gè)水平面)。相對(duì)于不同的參考平面,在確定位置上的物體的重力勢(shì)能有不同的值,這就是重力勢(shì)能的相對(duì)性。公式中的h是物體的重心到參考平面的高度。例如:水平桌面離水平地面的高度為H,一小球在水平桌面上方h高處,選水平桌面為參考平面時(shí),小球的重力勢(shì)能為mgh,若選地面為參考平面,小球的重力勢(shì)能就是mg(H+h)。
選擇哪個(gè)平面做參考平面,原則上是任意的,而不是硬性規(guī)定的,因此重力勢(shì)能雖是標(biāo)量但卻有正負(fù)之分。比如:物體在參考平面以上h高處,其重力勢(shì)能為EP=mgh。當(dāng)該物體在參考平面以下h低處,其重力勢(shì)能就是-mgh,重力勢(shì)能的正負(fù)表示比零勢(shì)能大,還是比零勢(shì)能小。它可表示大小,比如對(duì)同一個(gè)參考平面,重力勢(shì)能有一2 J和一3 J兩個(gè)值,比較其大小有一2 J>一3 J。
7.重力勢(shì)能是屬于系統(tǒng)的
如果沒(méi)有地球,就沒(méi)有重力,也就談不上重力勢(shì)能了,所以重力勢(shì)能是屬于物體與地球所組成的系統(tǒng)所有的。(重力勢(shì)能的這個(gè)特點(diǎn)與動(dòng)能不同,動(dòng)能是運(yùn)動(dòng)物體單獨(dú)具有的)通常我們說(shuō)物體具有多少重力勢(shì)能,只是一種簡(jiǎn)略的習(xí)慣說(shuō)法(嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)是,某物體與地球這一系統(tǒng)具有多少重力勢(shì)能)。
三、重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系
物體的高度下降時(shí),重力做正功,重力勢(shì)能減少;物體的高度增加時(shí),重力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加。所以,重力勢(shì)能的改變與重力做功有關(guān)。
重力做功,重力勢(shì)能一定改變,重力勢(shì)能的改變只由重力做功引起。如圖所示,質(zhì)量為m的物體自高度為h1的A點(diǎn)落至高度為h2的B點(diǎn),重力做功 以地面為零勢(shì)能面,物體的重力勢(shì)能由mgh1變?yōu)閙gh2
重力勢(shì)能的變化量
可見(jiàn)
總結(jié):
。1)物體的高度下降時(shí),重力做正功,重力勢(shì)能減少,重力勢(shì)能減少的量等于重力所做的功。
。2)物體的高度增加時(shí),重力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加,重力勢(shì)能增加的量等于物體克服重力所做的功。
。3)重力勢(shì)能變化只與重力做功有關(guān),與其他力做功無(wú)關(guān)。
。4)重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān),但重力勢(shì)能的變化量的大小與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān)。
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