2015年環(huán)保工程師基礎(chǔ)知識(shí)：重力勢(shì)能

　　物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢(shì)能(gravitational potential energy)。

　　對(duì)于重力勢(shì)能，其大小由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定。物體質(zhì)量越大、位置越高、做功本領(lǐng)越大，物體具有的重力勢(shì)能就越多。

　　判斷一個(gè)物體是否具有重力勢(shì)能，關(guān)鍵看此物體相對(duì)某一個(gè)平面有沒(méi)有被舉高，即相對(duì)此平面有沒(méi)有一定的高度。若有，則物體具有重力勢(shì)能，若沒(méi)有，則物體不具有重力勢(shì)能。

　　在物理學(xué)中把mgh叫做重力勢(shì)能，用E表示，即E(p)=mgh。[( )內(nèi)為下標(biāo)] 重力勢(shì)能是標(biāo)量，單位為焦(J)。與功不同的是,功的正負(fù)號(hào)表示作用效果,比較大小時(shí)僅比較數(shù)值;而重力勢(shì)能中正數(shù)一率大于負(fù)數(shù).在重力勢(shì)能的表示式中，由于高度h是相對(duì)的，因此重力勢(shì)能的數(shù)值也是相對(duì)的。我們說(shuō)某個(gè)物體具有重力勢(shì)能mgh，這是相對(duì)于某一個(gè)水平面來(lái)說(shuō)的，把這個(gè)水平面的高度取做零，這個(gè)水平面稱為參考平面，物體位于這個(gè)參考平面上時(shí)，重力勢(shì)能為零，因此參考平面也稱為零勢(shì)能平面。經(jīng)典物理對(duì)重力勢(shì)能的理解就是當(dāng)一個(gè)物體處在一個(gè)位置,相對(duì)于參照平面,重力可以對(duì)物體做多少功,使物體獲得多少其他形式的能量,就說(shuō)重力勢(shì)能是多少. 但并不是說(shuō)重力勢(shì)能為0就不具備做功的能力,這是由其的相對(duì)性決定的.

　　物體由于做機(jī)械運(yùn)動(dòng)所具有的能量，叫機(jī)械能。包括動(dòng)能、勢(shì)能兩種，勢(shì)能又包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能，由于重力和萬(wàn)有引力是同性質(zhì)的力，因此在物體的高度不能忽略時(shí)，將重力勢(shì)能稱作引力勢(shì)能更合適些，也就是說(shuō)，重力勢(shì)能就是引力勢(shì)能，在目前的考綱中，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(rèn)為重力等于萬(wàn)有引力，因此也可以認(rèn)為物體的重力勢(shì)能等于引力勢(shì)能。

　　*為下標(biāo)。

　　兩個(gè)物體僅受萬(wàn)有引力而相互吸引的重力勢(shì)能：

　　兩個(gè)物體僅受萬(wàn)有引力而相互吸引的過(guò)程其實(shí)挺復(fù)雜的，首先要把二體問(wèn)題(兩個(gè)物體之間由于引力運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題)轉(zhuǎn)化為單體問(wèn)題(一個(gè)物體受到另一個(gè)固定的物體的引力而運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化的方法在某些普通物理教材和理論物理力學(xué)教材當(dāng)中有講)，再把直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程看成是橢圓運(yùn)動(dòng)過(guò)程的極限，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律求解。另外，如果求的是碰撞前的瞬時(shí)速度的話，可以先用動(dòng)量守恒判斷出碰撞前兩個(gè)物體的速度之比，再用機(jī)械能守恒求出碰撞時(shí)的速度，不過(guò)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(zhì)點(diǎn)的話碰前一剎那的引力勢(shì)能為負(fù)無(wú)窮大。

　　如果考慮g是變量的話，那么重力勢(shì)能就過(guò)渡到引力勢(shì)能，引力勢(shì)能表達(dá)式是-GMm/r，不過(guò)零勢(shì)能處在無(wú)窮遠(yuǎn)。

　　重力勢(shì)能的公式：Ep=mgh

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