關于重力勢能零勢能面選擇的討論

物體的重力勢能具有相對性，要確定E_p首先要確定零勢能面。原則上可以任意確定零勢能面，一般取地面為零勢能面。但是當我們要比較兩個不同質量物體的E_p大小時，零勢能面的選擇不能任意，否則，就會得出與實際相反的結論，下面以具體事例說明。

事例1 m₁=1kg，m₂=10kg的兩物體放置在空中兩個位置。m₂比m₁高1m。很顯然m₂的重力勢能比m₁的大。若我們取比m₂高1m的某點為零勢能面，則有：

m₁具有的重力勢能：

E_p1=-m₁gh₁=-20J。

m₂具有的重力勢能：

E_p2=-m₂gh₂=-100J。

比較得：E_p1>E_p2。這顯然是錯誤的。

所以要比較E_p1與E_p2的大小不能選比它們兩個位置都高的為零勢面。

事例2 m₁=1kg，m₂=10kg兩個物理放在同一高度地方。很顯然m₂的重力勢能比m₁的大。若我們取它們所在的高度為零勢面，比較可得：E_p1=E_p2=0。

若取它們之上的位置做為零勢面，則比較后有E_p1＞E_p2。這顯然是錯誤的。

綜上所述，要比較物體的重力勢能大小時，所選擇的零勢面不能任意，只能選比它們低的位置為零勢面才能正確比較。

（欄目編輯 羅琬華)