重力势能公式 重力势能计算公式和单位

弹性势能概述

当物体发生弹性形变时，其内部各部分之间因弹力相互作用而具有了势能，这种势能被称作弹性势能。

对于弹性势能的表达，我们可以这样理解：（设弹簧在原长时，其弹性势能被视为零。）

探索弹性势能

影响弹性势能的要素

①形变量△x：是否与其大小成正比？需要我们进一步思考。

②劲度系数k：也是一个关键因素。

类比理解

①重力势能的研究常常与重力做功相联系，其表达式为Ep=mgh。

②谈到弹性势能，就自然联想到弹力做功。此处我们可以类比重力做功的情况来探讨。

重力做功与重力势能变化的关系是：WG=mg（h1-h2）=△Ep，即重力做功与高度变化量成正比。

弹力做功的类比

弹力做功与弹性势能变化的关系可以表示为W弹=△Ep弹。已知弹力f与形变量△x的关系为f=kx，那么它们之间确实存在正比关系。

由此，我们可以得出弹力做功的表达式为W弹=f平均△x。

变力做功的处理方法

①微元法：一种通过将整体分割成无数微小部分来处理的方法。

②图像法：利用图像来描述力和位移的关系，从而求解变力做功。

弹力功与弹性势能的关系

①当弹力做正功时，弹性势能会减小。

②相反，当弹力做负功时，弹性势能则会增大。

弹性势能与重力势能的比较

物理量对比：这里我们简要比较了弹性势能与重力势能这两个物理量。

两者在表达式上并无差异，单位均为焦耳（J）。

相对性：弹性势能与选取的零势能位置有关，通常在弹簧自然长度时设为零。而重力势能的大小也与零势能位置的选择有关，但其变化量与零势能面的选择无关。

系统性：弹性势能是弹簧自身所具有的能量，而重力势能则是物体与地球这一系统所共有的能量。

习题练习

判断题练习：

1. 弹性势能与形变量△x是否成正比？（答案：不是完全成正比）

2. 发生形变的物体是否都具有弹性势能？（答案：只有发生弹性形变的物体才具有）

3. 当弹簧变长时，其弹性势能是否一定增大？（答案：超过弹性限度后，情况可能改变）

4. 若规定弹簧处于原长时其弹性势能为0，那么弹簧的弹性势能是否可能为负值？（答案：不可能为负值）

习题解析

1. 弹力是变力，所以不能说弹性势能与形变量△x完全成正比。

2. 只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能。

3. 如果超过弹簧的弹性限度，继续伸长弹簧，其部分弹性可能会失去。

4. 如果以弹簧原长时其弹性势能为0为基准，那么弹簧的弹性势能确实不可能为负值。