重力势能典型案例分析

时间：2024-05-04

王瀚翔湖南省长沙市南雅中学

重力势能是高中物理知识中的关键构成部分，并且也是难度相对较大的一部分知识点。在对这部分知识进行学习时，我们要做好知识和实际生活的联系，并且要经过对一些典型例题的分析和解答，以此巩固自己的基础知识，进而提升自己的物理知识学习水平，克服学习中遇到的困难。

1 重力势能的基本概念

所谓重力势能，其具体是指物体由于重力作用而具备的一种能量，重力势能大小是由地球与地面物体相对位置而确定的。当物体质量越大，相对位置越大的时候，其做的功就越多，进而导致物体的重力势能变大。重力势能的表达式是：Eq=mhg。物体因为被举高而具备的能就是重力势能。在特殊情况下引力势能的推广，是物体在重力作用之下具备的由空间位置产生的能力，其大小和空间位置选取的参考点有很大关系。物体在空间某个点的重力势能与让物体从此点到参考点时重力做的功一样。在某种程度上来讲，当高度一定的情况下，物体的质量越大，则重力势能就越大。而在物体质量一定的情况下，若是高度越大，则重力势能也就越大。在我们生活中随处可见重力势能的现象。比如从高处掉落的物体会将人砸伤，或者是挑扁担的时候会感觉肩膀很痛。在生活中也有对重力势能的运用，比如在一些水电站中，经过蓄水将电站建设在低处，通过高度差来获取势能，然后使用水的重力冲击叶轮发电。在生活中把锤子举高来打钉子，这也是对重力势能的运用。

我们在学习重力势能的时候，需要知道的是重力做功和路径没有任何关系，其只和起点与终点的位置有很大的关系。经过对重力势能的基本概念进行理解之后，我们就能够对生活中的一些重力势能现象进行理解，同时也能够对学习中遇到的一些例题进行分析和解答，以此提升自己的物理学习能力。

2 重力势能典型案例分析

2.1 典型案例一

我们在学习重力势能相关知识点时，必定会遇到很多重力势能的例题。在对这些例题进行解答和分析时，首先要注意的是重力做功只和初始位置和最终位置有一定关系，并且重力势能和参考的平面选择有一定关系，但是重力势能的大小变化却和参考平面没有关系。重力势能做功等于重力势能的减少量。在对重力做功和重力势能相关的问题进行解析的时候，若是遇到一些不能够当做质量的物体需要找寻其中重心所在。就比如以下这道题目为例。

例题1：就图1所示，使同一个物体用四种不同方式在同个高度运动到平面上，那么在此过程中以下哪项说法正确？

图1

A.图a中物体重力做功最少

B.四种运动情况中的重力做功一样

C.图中物体重力做功是最多的

D.四种运动情况中的重力做功无法进行比较

解析：经过对图中物体运动的情况进行分析之后，我们可以对每个物体运动的初始位置和最终位置进行了解，但是不用被这四张图中不同的运动情况所迷惑，而只需要直接对每个物体的最初位置和最终位置进行分别分析即可。所以在解答的过程中我们只需要掌握物体做功只和初期和末端位置有关系，跟物体运动路径和环境没有关系的性质，这样就能够快速且精准地选出正确答案。在上图中，abcd四图中物体的最初位置高度都是相同的，只是在运动过程中有的在粗糙的斜面上滑动到平面；而有的则是在光滑的斜面上运动到平面；有些是通过平抛落到平面；而有的是垂直下落到平面上。这四种运动情况都是起始高度位置和最后的位置一样，只是中间的运动路径和方式各有差异。根据重力势能的相关概念来进行分析，我们就能够得知这四副图中每个物体的重力做功是一样的，不管其中途运动有多大的差别，只要物体的最初位置和最终位置一样，则做功都相同。因此，这道题的正确答案是B.这是一道相对典型的例题，通过同个质量的物体在同个高度上运动到同个地面，只是其中运动的方式也所不同，经过这样的对比分析可以让我们对重力势能的基础概念进行进一步的了解。