大学物理学电子教案 机械能与机械能守恒定律 3-4动能定理 3-5保守力与非保守力 势能 3-6功能原理 机械能守恒定律.pptVIP

* 3-4 动能定理 3-5 保守力与非保守力 势能 3-6 功能原理 机械能守恒定律 大学物理学电子教案 武警学院教学课件 机械能与机械能守恒定律 复 习 冲量 动量定理 质点系的动量定理 动量守恒定律 变质量物体的运动方程 3-4 动能定理 一、功与功率 1、功 恒力的功 力对质点所作的功等于该力在位移方向上的分量与位移大小的乘积 m m F F ? S 说明 功是标量，没有方向，只有大小，但有正负 qp/2，功W为正值，力对物体作正功； q=p /2，功W=0， 力对物体不作功； qp /2，功W为负值，力对物体作负功，或物体克服该力作功。 单位：焦耳(J) 1J=1N·m 变力的功 分成许多微小的位移元，在每一个位移元内，力所作的功为 总功 合力的功 合力对质点所作的功，等于每个分力所作的功的代数和。 Y O X Z b a ? 功的计算 (1)分析质点受力情况，确定力随位置变化的关系； (2)写出元功的表达式，选定积分变量； (3)确定积分限进行积分，求出总功。 例1．设作用在质量为2kg的物体上的力F =6t(N)。如果物体由静止出发沿直线运动，问在头2s时间内，这个力对物体所作的功。 解：按功的定义式计算功，必须首先求出力和位移的关系式。根据牛顿第二定律F=ma可知物体的加速度为 a=F/m=6t/2=3t 所以 dv=adt=3tdt 力所作的功为 例2．一个质点沿如图所示的路径运行，求力F=(4-2y)i (SI) 对该质点所作的功，（1）沿ODC；（2）沿OBC。 解： （1）OD段：y=0,dy=0, DC段：x=2,Fy=0 （2）OB段：Fy=0, BC段：x=2 结论：力作功与路径有关，即力沿不同的路径所作的功是不同的 2、功率 定义：单位时间内完成的功，叫做功率 物理意义：表示作功的快慢 功率的公式 单位：瓦特(W) 几个功率的数量级： 睡觉 70－80W(基础代谢) 闲谈 70－80W 走路 170－380W 听课 70－140W 跑步 700－1000W 足球 630－840W 二、质点的动能定理 1、问题： 一质量为m 的物体在合外力F的作用下，由A点运动到B点，其速度的大小由v1变成v2。求合外力对物体所作的功与物体动能之间的关系。 定义：动能Ek= mv2/2 单位：J 量纲：ML2T－2 2、质点的动能定理： 合外力对质点所作的功等于质点动能的增量。 3、说明 W为合外力对质点所作的功 只有合外力对质点作功，质点的动能才发生变化 质点的动能定理只适用于惯性系 4、应用 例3．一质量为10g、速度为200m?s-1的子弹水平地射入铅直的墙壁内0.04m后而停止运动。若墙壁的阻力是一恒量，求墙壁对子弹的作用力。 解：用动能定理 初态动能 末态动能 作功 由动能定理 得 负号表示力的方向与运动的方向相反。 3－5 保守力与非保守力 势能 一、万有引力、重力、弹性力作功的特点 1、万有引力作功的特点 引力作功只与质点的起始和终了位置有关，而与质点所经过的路径无关 dr ? ? ? ? r1 r2 r m1 1 m2 2 ? ? ? dl 2、重力作功的特点 重力作功只与质点的起始和终了位置有关，而与质点所经过的路径无关。 o h h1 h2 mg ? ?dh dr ? 3、弹性力作功 弹性力作功只与质点的起始和终了位置有关，而与质点所经过的路径无关。 o x x1 dx F x2 x 二、保守力与非保守力 保守力作功的数学表达式 1、保守力与非保守力 保守力：作功只与初始和终了位置有关而与路径无关这一特点的力——万有引力、重力、弹性力 非保守力：作功与路径有关的力——摩擦力 2、保守力作功的数学表达式 物体沿任意闭合路径运行一周时，保守力对它所作的功为零。 保守力作功与路径无关和保守力沿任意路径一周所的功为零——保守力的判据 三、势能 1、势能的概念 在具有保守力相互作用的系统内，只由质点间的相对位置决定的能量称为势能 重力势能 引力势能 弹性势能 保守力作功等于势能增量的负值 2、关于势能的说明 只有对保守力，才能引入势能的概念 势能是物体状态的函数 势能具有相对性，势能的值与势能的零点有关 重力势能：零点可以任意选择，一般选地面； 引力势能：零点选在无穷远点； 弹性势能：零点选在弹簧的平衡位置。 势能属于系统，势能是由于系统内各物体间具有保守力作用而产生的。 重力势能：物体和地球组成的系统 引力势能：两个物体组成的系统 引力势能：物体和弹簧 四、势能曲线 重力势能曲线 弹性势能曲线 万有引力势