Page 157 - 这样学高中物理更有益——力学部分
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第六章 机械能守恒定律
能参考面是否被举高，若有一定高度，则物体具有重力势能；若没有，则物
体不具有重力势能。物理学中，物体具有的重力势能的大小与物体的质量成
正比，与物体从零势能面被举高的高度成正比。表达式中由于高度 h 是相对
与零势能参考面的高度，因此重力势能的数值是相对的。重力势能的理解就
是当一个物体处在某一位置时，相对于零势能参考面重力可以对物体做多少
功，或物体获得多少其他形式的能量，重力势能是多少。但并不是重力势能
为零时就不具备做功的能力，这是由重力势能相对性决定的。如果考虑地
球表面的 g 是变量，那么重力势能就过渡到引力势能，引力势能表达式是
GMm
- ，而零势能参考面在无穷远。
r
重力势能与重力做功不同，功的正负号表示作用效果，比较大小时仅比
较数值；重力势能中正值一律大于负值。重力做功与路径无关，只与起点和
终点的位置有关。重力做正功时，重力势能减小，重力做负功时，重力势能
增大。重力势能具有相对性，随着参考平面的改变而改变，但是重力势能的
变化量具有绝对性，重力势能的改变量是不会因为零势能参考面的不同而变
化的，重力势能的变化仅由重力做功决定。
动手动脑 照亮思维
1. 自动爬坡圆锥。
由于地球引力的作用，任何东西都是由上往下落；
高处的水向低处流；坡上的石头往坡下滚。你能想象
出往坡上滚动的物体是怎么回事吗？
器材：厚纸板、剪刀、胶水（或胶带粘接用品）、自行车辐条（或笔直的毛
衣针）、薄厚不同的书本。
操作：在厚纸板上画一个圆，把它剪下来，剪成两个等大的半圆，再用透明
胶带将它们粘成两个等大的圆锥。现在我们用圆锥组合体，来进行圆锥爬坡的实
验。在书上架两根自行车辐条，放的时候，让较高的一头的自行车辐条比较低的
一头的略为撇开一些。你会惊奇地发现双圆锥体像是谁给它施了“魔法”，竟然
沿着“轨道”向上坡滚动。注意，玩这个游戏时，两本书的高度不能相差太悬殊了。
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