Question

质量为5kg的铜球，从离地面15m高处由静止自由下落1s，重力做功为______J，其重力势能变为______J．（取地面为参考平面）

Answer 1

解法一：
选取地面为参考平面，铜球在距离地面15m高处时的重力势能为：
E_p1=mgh₁…①
铜球由静止自由下落1s，下落的高度为：
h2=

1

2

gt2…②
铜球由静止自由下落1s时的重力势能为：
E_p2=mg（h₁-h₂）…③
②③联立得：E_p2=500J…④
由重力做功与重力势能的关系得：W_G=E_p1-E_p2…⑤
①④⑤联立得：W_G=250J
解法二：
铜球下落1s末的速度为：
v=gt=10m/s
铜球下落1s末的动能为：
Ek2=

1

2

mv2=250J
由动能定理得：
W_G=△E_k=E_k2-0=250J
铜球初始状态的势能为：
E_p1=mgh
由机械能守恒得：
E_p2=E_p1-E_k2=500J
故答案为：250J，500J