重力势能可以为负,重力势能是个相对势能,所以有正负之分。也就是跟你选取的零势能界面有关系。界面往上是正值,界面以下是负值,存在两个方向的关系。
重力势能的公式是什么
重力势能的表达式为Ep=mgh,即物体的重力势能等于物体的重力mg和它的高度h的乘积。
设一个质量为m的物体从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点。重力所做的功为WG=mg△h=mgh1-mgh2。
可见WG等于mgh这个量的变化,物理学中就用mgh这个物理量表示物体的重力势能。
重力势能相关例题及解析
例一:质量为m的小球,从离桌面H高处由静止下落,桌面离地面高度为h,如图所示若以桌面为参考平面,那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是(D)?
A、mgh,减少mg(H-h)
B、mgh,增加mg(H+h)
C、-mgh,增加mg(H-h)
D、-mgh,减少mg(H+h)
解析:小球落地时在参考平面以下,此时小球的重力势能为-mgh,小球重力势能的变化△Ep=-mgh-mgH=-mg(H+h),因此应选D。
例二:关于重力势能,下列说法中正确的是(D)?
A、重力势能的大小只是由物体本身决定的
B、重力势能恒大于零
C、在地面上的物体,它具有的重力势能一定等于零
D、重力势能是物体和地球所共有的
答案:D
解析:根据Ep=mgh知,重力势能由物体所受的重力和它所处的高度共同决定,故A错;
重力势能是物体和地球组成的系统所共有的,D正确;
重力势能是相对量,只有相对一个参考平面,重力势能才有确定值,在地面上的物体,重力势能不一定为零,故C错;
重力势能有正负,故B错。
例三:关于重力势能与重力做功的下列说法中正确的是(AB)?
A、物体克服重力所做的功等于重力势能的增加
B、在同一高度,将物体以速率v0向不同方向抛出,从抛出到落地的过程中,重力所做的功相等,物体所减少的重力势能也一定相等
C、重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功
D、用手托住一个物体匀速上举时,手的支持力做的功等于克服重力所做的功与物体重力势能的增量之和
答案:AB。
解析:重力势能具有相对性,重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化量,即WG=——ΔEp,故A、B正确;
重力势能等于零,只能说明物体在参考平面上,不影响其对别的物体做功,故C错;
对于D选项,物体匀速上升,手的支持力大小等于物体的重力,二者移动的距离相同,所以手的支持力做的功等于克服重力做的功,又WG=——ΔEp,故手的支持力做的功也等于物体重力势能的增加量,而不是等于二者的和,故D错。