徐 海 華繼干
(寶應縣實驗初中 江蘇 揚州 225800)
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對重力勢能影響因素的不同思考
徐 海 華繼干
(寶應縣實驗初中 江蘇 揚州 225800)
對影響重力勢能因素做了思考,認為重力勢能可以表達為與重力和高度有關,重力勢能的公式可以寫成重力與高度的乘積.
重力勢能 重力 高度
重力勢能真的跟質量有關嗎?也許物理界的同仁們對我的這一問不以為然.他們可能會這樣反駁:“物體的重力勢能與物體的質量和高度有關,質量越大,高度越高,它具有的重力勢能就越大”,教材中就是這樣寫的.不錯,從初中到高中,甚至物理界都是這樣認為的.無話可說,不過這并不等于筆者認同這個結論.
初中階段在探究重力勢能的影響因素時,用的是模擬打樁(如圖1),讓重錘從樁正上方的某一高度處自由下落,將樁打入沙中.通過樁陷入沙子的深度來反映重錘重力勢能的大小.在探究重力勢能與質量的關系時,用不同質量的重錘從同一高度處自由下落.比較樁陷入沙子的深度.實驗表明:在高度相同時,重錘的質量越大,樁陷入沙子的深度越深.

圖1
筆者的疑惑是:在同一個地點,重力加速度g值相同,也就是說質量相同的重錘,它們的重力也是相同的,為什么一定是跟質量成正比而不說是與重力成正比呢?假如將此實驗搬到月球上去做,同樣的高度,質量相等的重錘,它們將樁打入沙子的深度就一樣嗎?要知道月球上的物體重力比在地球上小得多,重錘打在樁上的力同樣也比在地球上要小,力的大小可是力的三要素之一?。?/p>
力的大小不同,作用效果能一樣嗎?這不就可以說明影響重力勢能的因素不是質量而是重力了嗎?
如果這些還不能讓你信服,那么重力勢能的計算公式是什么?
這是筆者在百度上找到的有關重力勢能的介紹:
重力勢能(Gravitational potential energy)是指物體由于被舉高而具有的能,對于重力勢能,其大小由地球和地面上物體的相對位置決定.物體的質量越大、相對的位置越高、做的功越多,從而使物體具有的重力勢能變大,它的表達式為:Ep=mgh.
這句話,筆者不完全同意也不完全否定.
不同意的是“物體的質量越大、相對的位置越高、做的功越多”這一句.我們知道,功的計算公式是W=Fs,決定做功多少的是力而不是質量.百度怎么能犯這樣的低級錯誤?
同意的是“它的表達式為:Ep=mgh”.從公式中不難看出,質量相同,高度相同,重力勢能不一定相同,重力勢能還與g值的大小有關.因此,教材中的表述也是錯誤的.
那么,應該怎樣表示重力勢能的影響因素呢?
我們知道m與g的乘積是重力G,因此可以說成重力勢能與重力和高度有關.重力勢能的公式可以直接寫成Ep=Gh.這樣叫它重力勢能才是名副其實、順理成章的事.
2016-01-06)