① 物体在同一高度水平位移重力势能是否增大
平移势能不变,势能是相互作用的物体凭借其相对位置而具有的能量。
物体由于被举高而具有的能叫做重力势能(gravitational potential energy)。是在特殊情形下引力势能的推广,是物体在重力的作用下而具有由空间位置决定的能量,大小与确定其空间位置所选取的参考点有关。物体在空间某点处的重力势能等于使物体从该点运动到参考点(即一特定水平面)时重力所作的功。
决定因素
物体重力势能的大小由地球对物体的引力大小以及地球和地面上物体的相对位置决定。物体质量越大、位置越高、做功本领越大,物体具有的重力势能就越多。
某种程度上来说,就是当高度一定时,质量越大,重力势能越大;质量一定时,高度越高,重力势能越大
公式
重力势能的公式:Ep=mgh (Ep为重力势能,m为质量,g为地球表面重力加速度,在大多数情况下,h为物体距离参考平面的高度)
由于万有引力和g都因距离而变化,所以Ep=mgh只能解决地球表面问题。
以无穷远处为0势能,重力势能的一般形式为:
可用定积分计算万有引力的变力作功求解
假设一个物体从离地心r1的距离被提升到了r2的距离,即r2大于r1
这时重力做功大小为
其中Fr代表物体所受的向心重力,
由于物体远离地心移动,重力做负功,故需要添加负号
又由于物体所受重力由定义式得:
故
于是我们得到重力势能的定义式
其中r为物体离地球中心的距离。
关于负号的理解:当物体被从无限远处由重力做功移向施力体中心的时候,重力做功,势能减小。
判断一个物体是否具有重力势能,关键看此物体相对某一个平面有没有被举高,即相对此平面有没有一定的高度。若有,则物体具有重力势能,若没有,则物体不具备重力势能。
物理学中,物体具有的重力势能的大小与物体的质量成正比,与物体被举高的高度成正比。
所以得出:Ep=mgh。
重力势能是标量,单位为焦耳(J)。与功不同的是,功的正负号表示作用效果,比较大小时仅比较数值;而重力势能中正数一律大于负数.在重力势能的表达式中,由于高度h是相对的,因此重力势能的数值也是相对的。我们说某个物体具有重力势能mgh,这是相对于某一个水平面来说的,若把这个水平面的高度取做零,这个水平面称为参考平面,物体位于这个参考平面上时,重力势能为零,因此参考平面也被称为零势能平面。经典物理对重力势能的理解就是当一个物体处在一个位置,相对于参照平面,重力可以对物体做多少功,使物体获得多少其他形式的能量,就说重力势能是多少。但并不是说重力势能为0就不具备做功的能力,这是由其相对性决定的。重力做正功时,重力势能减小,重力做负功时,重力势能增大。
两个物体仅受万有引力而相互吸引的重力势能:两个物体仅受万有引力而相互吸引的过程其实很复杂,首先要把二体问题(两个物体之间由于引力运动的问题)转化为单体问题(一个物体受到另一个固定的物体的引力而运动的问题,转化的方法在某些普通物理教材和理论物理力学教材当中有讲),再把直线运动的过程看成是椭圆运动过程的极限,根据开普勒第三定律求解。另外,如果求的是碰撞前的瞬时速度的话,可以先用动量守恒判断出碰撞前两个物体的速度之比,再用机械能守恒求出碰撞时的速度,不过这种方法要求碰撞的物体是有大小的球体,否则只把它们看作质点的话碰前一刹那的引力势能为负无穷大。
如果考虑g是变量的话,那么重力势能就过渡到引力势能,引力势能表达式是-GMm/r,不过零势能处在无穷远。
物体由于做机械运动所具有的能量,叫机械能。包括动能和势能两种,势能又包括重力势能和弹性势能,由于重力和万有引力是同性质的力,因此在物体的高度不能忽略时,将重力势能称作引力势能更合适些,也就是说,重力势能就是引力势能,考纲中,除专门讨论重力随物体在地球上的位置(纬度和高度)变化而变化外,认为重力等于万有引力,因此也可以认为物体的重力势能等于引力势能。
重力势能具有相对性,但是重力势能的变化量具有绝对性。也就是说:重力势能会随着参考平面的改变而改变,但重力势能的改变量是不会因为参考平面的不同而变化的。
② 放在水平地面上的物体具有重力势能吗
事实上放在水平地面上的物体也可能具有重力势能,就像楼上说的,取决于你所选取的参考面(即0势能面)。这就像是静止与运动,是相对的。如果你还是默认取地面为0势能面的话,物体的势能就是0,如果你取高于地面的一点0势能面的话,物体的势能就是负的,如果你取低于地面的话,物体的势能就是正的。
对于楼主的“如果有的话为什么说被举高的物体具有重力势能呢?应该说地球上任何物体都具有重力势能啊”的疑问,因为这句话是默认取地面为0势能面的,就像你在马路上走,人家说你是动的,为什么呢?因为默认地面为参考系。
③ 当一个物体匀速运动时,他的动能与势能如何变化
匀速水平运动动能和势能都不变;匀速向下运动,动能不变,势能减小;匀速向上运动,动能不变,势能增加
④ 势能是什么
势能释义:也叫位能。物质系统因各物体之间(或物体各部分之间)存在相互作用而具有的能量。物体被举高或发生弹性形变就具有势能。如利用水的落差发电和发条做功的能量都是势能。
势能是状态量,又称作位能。势能不是属于单独物体所具有的,而是相互作用的物体所共有。
势能按作用性质的不同,可分为引力势能、弹性势能、电势能和核势能等。力学中势能有引力势能(gravitational potential energy)和弹力势能(elastic potential energy)。
[重力势能](gravitational potential energy)是物体因为重力作用而拥有的能量,公式为EP=mgh (m 质量,g应取9.8N/kg,h物体据水平面的高度)。
[磁场势能]是由磁场引力或斥力使物体间相对位置发生变化;物质被磁化或退磁使物质内部特性发生改变的能量叫磁场势能。
[弹性势能](elastic potential energy)是物体因为弹性形变而具有的能量。公式为EP=1/2 kx^2
[分子势能]是分子间的相互作用力而产生的能量,分为斥力和引力。在平衡位置时相对平衡,小于平衡位置时表现为斥力,大于平衡位置时表现为引力。但无论何时,引力与斥力都是同时存在的。
[电势能]电磁负荷在电场中由于受电场作用而具有由位置决定的能叫电势能。
(4)水平运动物体势能是多少扩展阅读:
动势互换
(1)动能和重力势能是可以相互转化的。
在滚摆实验中可以看到,滚摆旋转着下降,越转越快。到最低点时,滚摆转而上升,上升中它越转越慢,直到差不多回到原来的位置。
然后它又下降、上升,重复原来的运动。滚摆下降时,它的重力势能越来越小,动能越来越大,重力势能转化为动能。滚摆上升时,它的动能越来越小,重力势能越来越大,动能转化为重力势能。
(2)动能和弹性势能可以相互转化
让木球从斜槽滚入水平槽。在水平槽里竖立一个弹簧片,它的下端固定。观察木球与弹簧片碰撞的过程。
木球接触弹簧片后把弹簧片压弯(甲→乙),木球的动能减小,弹簧片的弹性势能增加,在这个过程中动能转化为弹性势能。紧接着,弹簧片恢复原状,把木球弹回(乙→丙),在这个过程中弹性势能转化为动能。
(3)重力势能和弹性势能可以相互转化
若考虑木球从斜槽上静止下滑到弹簧片被压弯到最大程度的全过程,重力势能转化为木球的动能,最终转化为弹簧片的弹性势能。当弹簧片恢复原状时,木球可以运动到斜槽上某一高度,即弹性势能转化为重力势能。
势能是指物体(或系统)由于位置或位形而具有的能。例如,举到髙处的打桩机重锤具有势能,故下落时能使它的动能增加并对外界做功,把桩打入土中;张开的弓具有势能,故在释放能时对箭做功,将它射向目标。
物体(或系统)的势能,只能对选定的初始位形来计算。物体在某特定位形的势能在数量上等于将物体从初始位形没有加速度地改变到此位形时,外界克服物体抗力所作的功,也就是物体抗力在此过程中所作的功取负值。
⑤ 地面上的水平运动的物体具有重力势能吗 一切物体都具有重力势能吗
重力势能本质是引力势能.物体间因引力关系有向对方靠近的趋势,即存在引力势能.
重力是地球对地球上物体的引力.在重力作用下,地球上物体有落往球心的趋势,即存在重力势能.若没有地面的阻挡,地球上物体都会落往地心.
重力势能与引力势能可以为零.这与势能零点的选取有关.如将地面作为势能零点,则地面上物体重力势能为零,也可以说是不据重力势能,而地面下物体的重力势能则为负值.
⑥ 在水平地面上运动的物体有没有重力势能
看你的参考系,这种势能都是相对的,如果你选的参考系就是他运动的地面,那就没有重力势能。
物体由于被举高而具有的能叫做重力势能(gravitational potential energy)。是在特殊情形下引力势能的推广,是物体在重力的作用下而具有由空间位置决定的能量,大小与确定其空间位置所选取的参考点有关。物体在空间某点处的重力势能等于使物体从该点运动到参考点(即一特定水平面)时重力所作的功