重力勢能典型案例分析

王瀚翔 湖南省長沙市南雅中學

重力勢能是高中物理知識中的關(guān)鍵構(gòu)成部分，并且也是難度相對較大的一部分知識點。在對這部分知識進行學習時，我們要做好知識和實際生活的聯(lián)系，并且要經(jīng)過對一些典型例題的分析和解答，以此鞏固自己的基礎(chǔ)知識，進而提升自己的物理知識學習水平，克服學習中遇到的困難。

1 重力勢能的基本概念

所謂重力勢能，其具體是指物體由于重力作用而具備的一種能量，重力勢能大小是由地球與地面物體相對位置而確定的。當物體質(zhì)量越大，相對位置越大的時候，其做的功就越多，進而導(dǎo)致物體的重力勢能變大。重力勢能的表達式是：Eq=mhg。物體因為被舉高而具備的能就是重力勢能。在特殊情況下引力勢能的推廣，是物體在重力作用之下具備的由空間位置產(chǎn)生的能力，其大小和空間位置選取的參考點有很大關(guān)系。物體在空間某個點的重力勢能與讓物體從此點到參考點時重力做的功一樣。在某種程度上來講，當高度一定的情況下，物體的質(zhì)量越大，則重力勢能就越大。而在物體質(zhì)量一定的情況下，若是高度越大，則重力勢能也就越大。在我們生活中隨處可見重力勢能的現(xiàn)象。比如從高處掉落的物體會將人砸傷，或者是挑扁擔的時候會感覺肩膀很痛。在生活中也有對重力勢能的運用，比如在一些水電站中，經(jīng)過蓄水將電站建設(shè)在低處，通過高度差來獲取勢能，然后使用水的重力沖擊葉輪發(fā)電。在生活中把錘子舉高來打釘子，這也是對重力勢能的運用。

我們在學習重力勢能的時候，需要知道的是重力做功和路徑?jīng)]有任何關(guān)系，其只和起點與終點的位置有很大的關(guān)系。經(jīng)過對重力勢能的基本概念進行理解之后，我們就能夠?qū)ι钪械囊恍┲亓菽墁F(xiàn)象進行理解，同時也能夠?qū)W習中遇到的一些例題進行分析和解答，以此提升自己的物理學習能力。

2 重力勢能典型案例分析

2.1 典型案例一

我們在學習重力勢能相關(guān)知識點時，必定會遇到很多重力勢能的例題。在對這些例題進行解答和分析時，首先要注意的是重力做功只和初始位置和最終位置有一定關(guān)系，并且重力勢能和參考的平面選擇有一定關(guān)系，但是重力勢能的大小變化卻和參考平面沒有關(guān)系。重力勢能做功等于重力勢能的減少量。在對重力做功和重力勢能相關(guān)的問題進行解析的時候，若是遇到一些不能夠當做質(zhì)量的物體需要找尋其中重心所在。就比如以下這道題目為例。

例題1：就圖1所示，使同一個物體用四種不同方式在同個高度運動到平面上，那么在此過程中以下哪項說法正確？

圖1

A.圖a中物體重力做功最少

B.四種運動情況中的重力做功一樣

C.圖中物體重力做功是最多的

D.四種運動情況中的重力做功無法進行比較

解析：經(jīng)過對圖中物體運動的情況進行分析之后，我們可以對每個物體運動的初始位置和最終位置進行了解，但是不用被這四張圖中不同的運動情況所迷惑，而只需要直接對每個物體的最初位置和最終位置進行分別分析即可。所以在解答的過程中我們只需要掌握物體做功只和初期和末端位置有關(guān)系，跟物體運動路徑和環(huán)境沒有關(guān)系的性質(zhì)，這樣就能夠快速且精準地選出正確答案。在上圖中，abcd四圖中物體的最初位置高度都是相同的，只是在運動過程中有的在粗糙的斜面上滑動到平面；而有的則是在光滑的斜面上運動到平面；有些是通過平拋落到平面；而有的是垂直下落到平面上。這四種運動情況都是起始高度位置和最后的位置一樣，只是中間的運動路徑和方式各有差異。根據(jù)重力勢能的相關(guān)概念來進行分析，我們就能夠得知這四副圖中每個物體的重力做功是一樣的，不管其中途運動有多大的差別，只要物體的最初位置和最終位置一樣，則做功都相同。因此，這道題的正確答案是B.這是一道相對典型的例題，通過同個質(zhì)量的物體在同個高度上運動到同個地面，只是其中運動的方式也所不同，經(jīng)過這樣的對比分析可以讓我們對重力勢能的基礎(chǔ)概念進行進一步的了解。

2.2 典型案例二

例題2：以下關(guān)于重力勢能與重力做功敘述，其中不正確的是哪一項？

A.物體克服重力做功的功等于重力勢能的增加

B.重力做功與路徑?jīng)]有關(guān)系，只與初始和最后的位置有關(guān)系

C.在同個高度上，把一個物體沿著不同方向拋出，在拋出落到同個水平面上，其過程中的重力勢能變化一樣

D.重力是能夠為零的物體不能夠?qū)e的物體做功

解析：這道題主要考查的是重力勢能和重力做功之間的關(guān)系，只要對重力勢能概念有深入的理解，就能夠分析出四個選項中那些選項是正確的，而哪些選項為錯誤的。在D選項中將重力勢能和物體的質(zhì)量進行了聯(lián)系，這和重力勢能的概念不相符，因此正確答案是D。

3 結(jié)束語

重力勢能知識的學習需要我們把握其中的關(guān)鍵點，在一些典型并且具有代表性的例題案例進行分析和解答時，首先要知道的是重力勢能和整個運動過程中的哪些因素有一定關(guān)系，這樣才能夠在分析問題時有比較清晰的思路，進而加深自己對重力勢能的理解程度。

[1]楚文明.重力勢能一節(jié)教學初探[J].時代教育, 2017(20):138-138.

[2]何小孔.重力勢能經(jīng)典例題解析[J].新高考:高一物理,2012(3):31-31.