
势能(Potential Energy)是物理学中描述物体因位置或状态而具有的能量,在汉英词典中通常对应英文术语"Potential Energy"。以下是基于权威来源的详细解释:
物理本质
势能指物体在保守力场(如重力场、电场)中因相对位置或内部状态而存储的能量。当物体位置改变时,该能量可转化为动能或其他形式。例如:
数学表达
势能(( E_p ))的通用计算公式为:
$$ E_p = mgh quad text{(重力势能)} $$
或
$$ E_p = frac{1}{2}kx quad text{(弹性势能)} $$
其中 ( m ) 为质量,( g ) 为重力加速度,( h ) 为高度,( k ) 为劲度系数,( x ) 为形变量(《物理学名词》科学出版社)。
类型 | 典型场景 | 公式 | 单位 |
---|---|---|---|
重力势能 | 物体被举高 | ( E_p = mgh ) | 焦耳(J) |
弹性势能 | 压缩/拉伸的弹簧 | ( E_p = frac{1}{2}kx ) | 焦耳(J) |
电势能 | 点电荷在电场中 | ( E_p = frac{kq_1q_2}{r} ) | 焦耳(J) |
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势能是物理学中描述物体因位置或状态而储存的能量,其大小取决于物体在力场中的相对位置或系统内部的配置。以下是关键点解析:
势能属于保守力场中的能量形式,与物体间相互作用力相关。当物体位置变化时,保守力(如重力、弹力)做功,势能随之改变。数学表达式为: $$ Delta U = -W_{text{保守力}} $$ 即势能变化等于保守力做功的负值。
重力势能
物体因地球引力而具有的能量,公式为:
$$
U_g = mgh
$$
其中 (m) 为质量,(g) 为重力加速度,(h) 为相对参考点的高度。
弹性势能
弹簧等弹性体形变时储存的能量,公式为:
$$
U_e = frac{1}{2}kx
$$
(k) 为劲度系数,(x) 为形变量。
电势能
电荷在电场中因位置而具有的能量,公式为:
$$
U_e = qV
$$
(q) 为电荷量,(V) 为电势。
通过理解势能,可分析能量转换过程,是力学、电磁学等领域的重要基础概念。
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