Question

如图所示，桌面距地面的高度为0.8 m，一物体质量为2 kg，放在桌面上方0.4 m的支架上，g取10 m/s²。求：

(1)以桌面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？

(2)以地面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？

(3)以上计算结果说明什么？

Answer

(1)8 J 24 J (2)24 J 24 J (3)见解析

【解析】

设桌面距支架高度为，，设地面距桌面高度为，。

（1）以桌面为零势能参考平面，物体在支架上具有的重力势能为：

以桌面为零势能参考平面，物体在地面的重力势能为：

物体由支架下落到地面过程中重力势能减少量为：

（2）以地面为零势能参考平面，物体在支架上具有的重力势能为：

以地面为零势能参考平面，物体在地面的重力势能为零。

物体由支架下落到地面过程中重力势能减少量为：

（3）通过上面的计算可知：。物体的重力势能是相对的，它的大小与零势能参考平面的选取有关，而物体的重力势能的变化是绝对的，它与零势能参考平面的选取无关，其变化值与重力对物体做功的多少相等。