关于重力势能零势能面选择的讨论:重力势能转换

  物体的重力势能具有相对性,要确定Ep首先要确定零势能面。原则上可以任意确定零势能面,一般取地面为零势能面。但是当我们要比较两个不同质量物体的Ep大小时,零势能面的选择不能任意,否则,就会得出与实际相反的结论,下面以具体事例说明。
  事例1 m1=1kg,m2=10kg的两物体放置在空中两个位置。m2比m1高1m。很显然m2的重力势能比m1的大。若我们取比m2高1m的某点为零势能面,则有:
  m1具有的重力势能:
  Ep1=-m1gh1=-20J。
  m2具有的重力势能:
  Ep2=-m2gh2=-100J。
  比较得:Ep1>Ep2。这显然是错误的。
  所以要比较Ep1与Ep2的大小不能选比它们两个位置都高的为零势面。
  事例2 m1=1kg,m2=10kg两个物理放在同一高度地方。很显然m2的重力势能比m1的大。若我们取它们所在的高度为零势面,比较可得:Ep1=Ep2=0。
  若取它们之上的位置做为零势面,则比较后有Ep1>Ep2。这显然是错误的。
  综上所述,要比较物体的重力势能大小时,所选择的零势面不能任意,只能选比它们低的位置为零势面才能正确比较。
  (栏目编辑 罗琬华)

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