重力势能探究

比较同一高度处不同质量物体的重力势能

同高释放 · 忽略空气阻力

鸡蛋与铁球同高释放

两只手保持物体静止
同一高度 h = 10.0 m
A 鸡蛋
🫴手的支持力 0.59 N
A
v = 0.00 m/s
西红柿飞溅较小
相同的西红柿
B 铁球
🫴手的支持力 49.0 N
B
v = 0.00 m/s
西红柿飞溅较大
相同的西红柿
零势能参考面 Ep = 0
A 的重力势能5.88 J
B 的重力势能490.00 J
两物体当前速度0.00 m/s
预计落地速度14.00 m/s

能量转化与大小比较

四条能量柱使用同一刻度

5.88 J
490.00 J
紫色表示剩余重力势能,橙色表示已经转化的动能。西红柿飞溅采用统一固定标尺,每个物体都按自身的 mgh 独立计算,不受另一组数据影响。

实验规律

参考面确定后

Ep=mgh
v=√(2gh)

重力势能与 m、g、h 都有关;但同一高度静止释放且忽略空气阻力时,落地速度与质量无关。质量改变的是能量大小,不是自由落体速度。

安全提示:严禁从高处抛掷任何物体。西红柿飞溅是动画效果,只用于形象比较重力势能大小。