Question

13．从高50m的塔顶上自由落下一质量为2kg的物体，分别以地面为零参考面、塔顶为零参考面计算物体下落1s和2s时的重力势能，然后计算物体经过这两个位置过程中物体重力势能的变化量．（g取10m/s²）

Answer 1

分析 重力势能表达式E_p=mgh中，h为物体相对零势能平面的高度，根据这个公式计算重力势能的大小．再求出重力势能的变化量．

解答 解：以地面为零参考面，下落1s时离地面的高度为 h₁=H-$\frac{1}{2}g{t}_{1}^{2}$=50-$\frac{1}{2}×10×{1}^{2}$=45m，此时物体的重力势能为：E_p1=mgh₁=2×10×45J=900J
下落2s时离地面的高度为 h₂=H-$\frac{1}{2}g{t}_{2}^{2}$=50-$\frac{1}{2}×10×{2}^{2}$=30m，此时物体的重力势能为：E_p2=mgh₂=2×10×30J=600J
此过程中物体重力势能变化量为：△E=E_p2-E_p1=-300J
答：物体下落1s和2s时的重力势能分别为900J和600J，物体经过这两个位置过程中物体重力势能的变化量是-300J．

点评 本题直接考查了重力势能，关键要正确理解公式E_p=mgh中h的含义：h是物体相对于参考平面的高度，不是物体下落的高度．