① 物體在同一高度水平位移重力勢能是否增大
平移勢能不變,勢能是相互作用的物體憑借其相對位置而具有的能量。
物體由於被舉高而具有的能叫做重力勢能(gravitational potential energy)。是在特殊情形下引力勢能的推廣,是物體在重力的作用下而具有由空間位置決定的能量,大小與確定其空間位置所選取的參考點有關。物體在空間某點處的重力勢能等於使物體從該點運動到參考點(即一特定水平面)時重力所作的功。
決定因素
物體重力勢能的大小由地球對物體的引力大小以及地球和地面上物體的相對位置決定。物體質量越大、位置越高、做功本領越大,物體具有的重力勢能就越多。
某種程度上來說,就是當高度一定時,質量越大,重力勢能越大;質量一定時,高度越高,重力勢能越大
公式
重力勢能的公式:Ep=mgh (Ep為重力勢能,m為質量,g為地球表面重力加速度,在大多數情況下,h為物體距離參考平面的高度)
由於萬有引力和g都因距離而變化,所以Ep=mgh只能解決地球表面問題。
以無窮遠處為0勢能,重力勢能的一般形式為:
可用定積分計算萬有引力的變力作功求解
假設一個物體從離地心r1的距離被提升到了r2的距離,即r2大於r1
這時重力做功大小為
其中Fr代表物體所受的向心重力,
由於物體遠離地心移動,重力做負功,故需要添加負號
又由於物體所受重力由定義式得:
故
於是我們得到重力勢能的定義式
其中r為物體離地球中心的距離。
關於負號的理解:當物體被從無限遠處由重力做功移向施力體中心的時候,重力做功,勢能減小。
判斷一個物體是否具有重力勢能,關鍵看此物體相對某一個平面有沒有被舉高,即相對此平面有沒有一定的高度。若有,則物體具有重力勢能,若沒有,則物體不具備重力勢能。
物理學中,物體具有的重力勢能的大小與物體的質量成正比,與物體被舉高的高度成正比。
所以得出:Ep=mgh。
重力勢能是標量,單位為焦耳(J)。與功不同的是,功的正負號表示作用效果,比較大小時僅比較數值;而重力勢能中正數一律大於負數.在重力勢能的表達式中,由於高度h是相對的,因此重力勢能的數值也是相對的。我們說某個物體具有重力勢能mgh,這是相對於某一個水平面來說的,若把這個水平面的高度取做零,這個水平面稱為參考平面,物體位於這個參考平面上時,重力勢能為零,因此參考平面也被稱為零勢能平面。經典物理對重力勢能的理解就是當一個物體處在一個位置,相對於參照平面,重力可以對物體做多少功,使物體獲得多少其他形式的能量,就說重力勢能是多少。但並不是說重力勢能為0就不具備做功的能力,這是由其相對性決定的。重力做正功時,重力勢能減小,重力做負功時,重力勢能增大。
兩個物體僅受萬有引力而相互吸引的重力勢能:兩個物體僅受萬有引力而相互吸引的過程其實很復雜,首先要把二體問題(兩個物體之間由於引力運動的問題)轉化為單體問題(一個物體受到另一個固定的物體的引力而運動的問題,轉化的方法在某些普通物理教材和理論物理力學教材當中有講),再把直線運動的過程看成是橢圓運動過程的極限,根據開普勒第三定律求解。另外,如果求的是碰撞前的瞬時速度的話,可以先用動量守恆判斷出碰撞前兩個物體的速度之比,再用機械能守恆求出碰撞時的速度,不過這種方法要求碰撞的物體是有大小的球體,否則只把它們看作質點的話碰前一剎那的引力勢能為負無窮大。
如果考慮g是變數的話,那麼重力勢能就過渡到引力勢能,引力勢能表達式是-GMm/r,不過零勢能處在無窮遠。
物體由於做機械運動所具有的能量,叫機械能。包括動能和勢能兩種,勢能又包括重力勢能和彈性勢能,由於重力和萬有引力是同性質的力,因此在物體的高度不能忽略時,將重力勢能稱作引力勢能更合適些,也就是說,重力勢能就是引力勢能,考綱中,除專門討論重力隨物體在地球上的位置(緯度和高度)變化而變化外,認為重力等於萬有引力,因此也可以認為物體的重力勢能等於引力勢能。
重力勢能具有相對性,但是重力勢能的變化量具有絕對性。也就是說:重力勢能會隨著參考平面的改變而改變,但重力勢能的改變數是不會因為參考平面的不同而變化的。
② 放在水平地面上的物體具有重力勢能嗎
事實上放在水平地面上的物體也可能具有重力勢能,就像樓上說的,取決於你所選取的參考面(即0勢能面)。這就像是靜止與運動,是相對的。如果你還是默認取地面為0勢能面的話,物體的勢能就是0,如果你取高於地面的一點0勢能面的話,物體的勢能就是負的,如果你取低於地面的話,物體的勢能就是正的。
對於樓主的「如果有的話為什麼說被舉高的物體具有重力勢能呢?應該說地球上任何物體都具有重力勢能啊」的疑問,因為這句話是默認取地面為0勢能面的,就像你在馬路上走,人家說你是動的,為什麼呢?因為默認地面為參考系。
③ 當一個物體勻速運動時,他的動能與勢能如何變化
勻速水平運動動能和勢能都不變;勻速向下運動,動能不變,勢能減小;勻速向上運動,動能不變,勢能增加
④ 勢能是什麼
勢能釋義:也叫位能。物質系統因各物體之間(或物體各部分之間)存在相互作用而具有的能量。物體被舉高或發生彈性形變就具有勢能。如利用水的落差發電和發條做功的能量都是勢能。
勢能是狀態量,又稱作位能。勢能不是屬於單獨物體所具有的,而是相互作用的物體所共有。
勢能按作用性質的不同,可分為引力勢能、彈性勢能、電勢能和核勢能等。力學中勢能有引力勢能(gravitational potential energy)和彈力勢能(elastic potential energy)。
[重力勢能](gravitational potential energy)是物體因為重力作用而擁有的能量,公式為EP=mgh (m 質量,g應取9.8N/kg,h物體據水平面的高度)。
[磁場勢能]是由磁場引力或斥力使物體間相對位置發生變化;物質被磁化或退磁使物質內部特性發生改變的能量叫磁場勢能。
[彈性勢能](elastic potential energy)是物體因為彈性形變而具有的能量。公式為EP=1/2 kx^2
[分子勢能]是分子間的相互作用力而產生的能量,分為斥力和引力。在平衡位置時相對平衡,小於平衡位置時表現為斥力,大於平衡位置時表現為引力。但無論何時,引力與斥力都是同時存在的。
[電勢能]電磁負荷在電場中由於受電場作用而具有由位置決定的能叫電勢能。
(4)水平運動物體勢能是多少擴展閱讀:
動勢互換
(1)動能和重力勢能是可以相互轉化的。
在滾擺實驗中可以看到,滾擺旋轉著下降,越轉越快。到最低點時,滾擺轉而上升,上升中它越轉越慢,直到差不多回到原來的位置。
然後它又下降、上升,重復原來的運動。滾擺下降時,它的重力勢能越來越小,動能越來越大,重力勢能轉化為動能。滾擺上升時,它的動能越來越小,重力勢能越來越大,動能轉化為重力勢能。
(2)動能和彈性勢能可以相互轉化
讓木球從斜槽滾入水平槽。在水平槽里豎立一個彈簧片,它的下端固定。觀察木球與彈簧片碰撞的過程。
木球接觸彈簧片後把彈簧片壓彎(甲→乙),木球的動能減小,彈簧片的彈性勢能增加,在這個過程中動能轉化為彈性勢能。緊接著,彈簧片恢復原狀,把木球彈回(乙→丙),在這個過程中彈性勢能轉化為動能。
(3)重力勢能和彈性勢能可以相互轉化
若考慮木球從斜槽上靜止下滑到彈簧片被壓彎到最大程度的全過程,重力勢能轉化為木球的動能,最終轉化為彈簧片的彈性勢能。當彈簧片恢復原狀時,木球可以運動到斜槽上某一高度,即彈性勢能轉化為重力勢能。
勢能是指物體(或系統)由於位置或位形而具有的能。例如,舉到髙處的打樁機重錘具有勢能,故下落時能使它的動能增加並對外界做功,把樁打入土中;張開的弓具有勢能,故在釋放能時對箭做功,將它射向目標。
物體(或系統)的勢能,只能對選定的初始位形來計算。物體在某特定位形的勢能在數量上等於將物體從初始位形沒有加速度地改變到此位形時,外界克服物體抗力所作的功,也就是物體抗力在此過程中所作的功取負值。
⑤ 地面上的水平運動的物體具有重力勢能嗎 一切物體都具有重力勢能嗎
重力勢能本質是引力勢能.物體間因引力關系有向對方靠近的趨勢,即存在引力勢能.
重力是地球對地球上物體的引力.在重力作用下,地球上物體有落往球心的趨勢,即存在重力勢能.若沒有地面的阻擋,地球上物體都會落往地心.
重力勢能與引力勢能可以為零.這與勢能零點的選取有關.如將地面作為勢能零點,則地面上物體重力勢能為零,也可以說是不據重力勢能,而地面下物體的重力勢能則為負值.
⑥ 在水平地面上運動的物體有沒有重力勢能
看你的參考系,這種勢能都是相對的,如果你選的參考系就是他運動的地面,那就沒有重力勢能。
物體由於被舉高而具有的能叫做重力勢能(gravitational potential energy)。是在特殊情形下引力勢能的推廣,是物體在重力的作用下而具有由空間位置決定的能量,大小與確定其空間位置所選取的參考點有關。物體在空間某點處的重力勢能等於使物體從該點運動到參考點(即一特定水平面)時重力所作的功