Question

10．質(zhì)量為2kg的物體，從高空某點自由下落，經(jīng)1秒鐘后物體的機械能為零，g取10m/s²，則開始下落時物體的重力勢能為0，再經(jīng)1秒鐘物體的重力勢能為-400J．

Answer 1

分析 物體下落1s時機械能為零，而動能不為零，說明重力勢能與動能大小相等，且重力勢能為負值．根據(jù)自由落體運動的位移時間公式求出下降的高度，從而得出開始下落時的重力勢能．

解答 解：設(shè)物體下落1秒鐘后動能和重力熱能分別為E_k、E_P．
由v=gt=10m/s，E_k=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=$\frac{1}{2}×2×1{0}^{2}$J=100J，
則得 E_P=-100J
1s下落的高度h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$=5m，設(shè)開始下落時物體的重力勢能為E_P0．
則 E_P0-E_P=mgh，
解得 E_P0=0
再經(jīng)1秒鐘，物體總共下落的高度為 h′=$\frac{1}{2}gt{′}^{2}$=$\frac{1}{2}×10×{2}^{2}$=20m
重力勢能為 E_P′=-mgh′=-2×10×20=-400J
故答案為：0，-400J．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道重力勢能是相對的，重力做功多少重力勢能就減少多少，結(jié)合自由落體運動的運動規(guī)律靈活求解．