公式：\(U = mgh\)（\(h\) は基準面からの高さ）
地面を基準 (\(h = 0\)) としたとき：
物体A（地面から 10 m 上）：
物体B（地面から 5.0 m 下）：
差：
数値計算：\(m=5.0\) kg、\(h=2.0\) m：
$$U = mgh = 5.0 \times 9.8 \times 2.0 = 98 \text{ J}$$ $$\Delta U = mg\Delta h \text{（基準面変更しても差は同じ）}$$ $$\text{h=0で}\; U=0,\quad \text{h=2.0 mで}\; U=98 \text{ J}$$基準面より下にある物体の位置エネルギーは負になる。高さ \(h\) に符号をつけること（上が正、下が負）。
地下室の床を基準 (\(h = 0\)) としたとき：
物体A（地下室の床から 15 m 上）：
物体B（地下室の床と同じ高さ）：
差：
(1) と (2) の結果を比べると、\(U_A\) と \(U_B\) の値は基準面によって異なりますが、差 \(\Delta U = 7.4 \times 10^2\) J はどちらも同じです。
これは、2点間の位置エネルギーの差が基準面の取り方に依存しないことを示しています。物理法則で使うのは常に位置エネルギーの「変化量」なので、基準面はどこに取っても構いません。
数値計算：質量 \(m = 2.0\) kg、加速度 \(a = 3.0\) m/s² のとき：
$$F = ma = 2.0 \times 3.0 = 6.0 \text{ N}$$ $$W = mg = 2.0 \times 9.8 = 19.6 \text{ N}$$位置エネルギーの値 \(U = mgh\) は基準面の取り方で変わるが、2点間の位置エネルギーの差 \(\Delta U\) は基準面によらず一定。これが「基準面はどこでもよい」理由。