追寻守恒量和功第一讲.pptVIP

爱迪生测灯泡的体积 有一次，爱迪生把一只灯泡（还没有制成成品）交给他的助手阿普顿，让他计算出这只灯泡的体积是多少。阿普顿是普林斯顿大学数学系的毕业生，又去德国深造了一年，数学程度相当不错，他拿着这只梨形的灯泡，打量了好半天，又特地找来皮尺，上下量了尺寸，画了剖视图、立体图，还列了一道又一道的算式。一个小时过去了，爱迪生着急了，走近一看，在阿普顿面前，好几张白纸上写满了密密麻麻的算式。 守恒量：水的体积 物理学的任务是发现普遍的自然规律。因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种量的不变性，所以对于守恒量的追求不仅是合理的，而且也是极为重要的研究方向。 —劳厄 第七章 机械能守恒定律 伽利略理想实验 观察 伽利略理想斜面实验（斜面均光滑） 　　实验表明斜面上的小球在运动过程中好像“记得 ”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。 后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。 能量 　　在伽利略斜面实验中，将小球提高到起始点的高度时，小球被赋予一种形式的能量——势能。 　　相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能（potential energy）。 它们具有势能 球 杠铃 被弹高的人 物体由于运动而具有的能量叫做动能（kinetic energy）。 　　在伽利略斜面实验中，释放小球后，小球开始运动，获得速度，小球被赋予一种形式的能量——动能。 它们都具有动能 足球 汽车 火箭 参考面 用“能量”怎样描述伽利略斜面实验 货物在起重机的吊臂作用下重力势能增加 列车在机车牵引力作用下动能增加 握力器在手的压力作用下弹性势能增加 如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。 如果物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功。 做功的两个要素： （1）力； （2）物体在力的方向上发生的位移。 一、功的概念 功的单位：焦耳（J） 公式： W=FL 思考与讨论 如果起重机提着货物静止不动，拉力对货物是否做功了？ 如果提着货物使货物沿水平方向做匀速运动，拉力是否做功了？ 二、功的计算 在光滑的水平地面上，物体M在水平力F的作用下发生了一段位移l。 问题1、物体受力情况和各力的做功情况如何？问题2、力F做了多少功？ 分析： 根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题 W1= F1l = F COSαl W2 = 0 ∵ ∴ W = F lCOSα 问题3：当拉力与水平方向的夹角为α时，物体沿水平方向的位移为l，此时拉力F做的功应该是多少呢？ 结论： F l l2 l 1 F 方案2：分解位移 力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。 功的一般计算公式 小车的位移为 l ，水平向右，求外力 F 做的功 对功的公式的理解 1.公式只能用于求恒力的功，如果力是变力，无论力的大小变化，还是力的方向变化，都不能直接用该公式求解； 2.一个力对物体做的功与物体受的其它力无关 3.功与物体受力后通过这段位移做什么运动无关 4. 公式中的力和位移具有同时性 练习：一个质量为150kg的物体，受到与水平方向成α=37°角的斜向右上方的拉力F=500N的作用，在水平地面上向右移动的距离为l=5m，物体与地面间的滑动摩擦力f=100N，求拉力F与滑动摩擦力f做的功？( COS37O=0.8 ) WF=2000J Wf=-500 现在我们讨论一下一个力做功时可能出现的各种情形。 三、正功和负功 公式中的F和l分别指“力的大小”和“位移的大小”，即公式中F和l恒取正值。可见W的正负取决于cosα的正负，也就是α的大小。 情形（一） （1）当α=π/2时，cosα=0，W=0。这表示力F的方向跟位移l的方向垂直，力F不做功。 FN G v α 如小球在水平桌面上运动时，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直。 情形（二） （２）当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功． L α F v 如人用力拉车前进时，人的拉力Ｆ对车做正功。 力F对物体产生位移有一定的贡献（动力做功） x α F 情形（三） （３）当π/2 ＜α≤ π时，cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功． α 如推着小车跑动的人，到达目的地减速时，人向后拉车的力Ｆ对车做负功． F对物体产生位移起着阻碍的作用（阻力做功） 　　某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值）。这两种说法的意义是等同的。例如，竖直向上抛出的球，在向上运动的过程中，重力对球做负功，可以说成“球克服重力