势能

定义

势能（Potential）是描述物体在保守力场中由于位置而具有的能量，是一种标量。在物理学中，势能的大小取决于物体的位置而非运动路径。

详细说明

引力势与引力势能的区别

这两个概念容易混淆但有本质区别：

• 引力势 V：描述单个质量源（如太阳）在空间每一点产生的引力场强度，V = -GM/r，是标量，无方向
• 引力势能 U：将第二个物体（如地球）放入该势场中，U = V × m₂（质量），是两者共同决定的能量

引力势能 = 引力势 × 第二物体的质量。

势能的数学性质

势能的优势在于它是标量，可以直接相加。对于多体系统，总势能 = 各物体势能之和，这在矢量计算中极为复杂，但标量加法极其简单。

任意常数加到势能上不改变对应的力，因为力 = 势能的负梯度，常数梯度为零。

与其他概念的关系

• 引力势 — 引力势是产生引力场的标量函数
• 三体问题 — 三体问题本质上是因为多体势能计算涉及多个矢量的叠加
• 拉格朗日点 — 在引力势场中，梯度为零的点

来源

• 我们至今无法完全解释这个反直觉的物理实验