重力势能（Gravitational Potential Energy）

重力势能是物体由于其在重力场中的位置而具有的能量。它是经典力学中势能的一种形式，广泛应用于物理教学、工程设计和能量转换分析中。

基本概念

当一个物体被抬升到一定高度时，地球的引力会对它做功。这个过程中储存的能量即为重力势能。一旦物体下落，这部分能量可以转化为动能或其他形式的能量。

计算公式

在地球表面附近，重力加速度近似恒定（约为 9.8 m/s²），重力势能（GPE）的计算公式为：

其中：

• m：物体的质量（单位：kg）
• g：重力加速度（通常取 9.8 m/s²）
• h：相对于参考点的高度（单位：m）

单位

重力势能的国际单位是焦耳（Joule，符号 J）。1 焦耳等于 1 千克·米²/秒²（kg·m²/s²）。

实际应用

重力势能在水力发电、过山车设计、建筑结构安全评估等领域有重要应用。例如，水电站利用高处水库中的水所具有的重力势能驱动涡轮机发电。

注意事项

重力势能是一个相对量，其数值依赖于参考平面（通常选地面或最低点）的选择。但在能量守恒问题中，只要参考面一致，结果不受影响。