大学物理2第二章详解.ppt

4.摩擦力作功 设一个质点在粗糙的平面上运动（假设摩擦力为常量），则摩擦力做功为 可见摩擦力做功不仅与质点运动的始末位置有关还与质点运动的具体路径有关，这与前面所述三种力的做功特点是不一样的。 保守力所作的功与路径无关，仅决定于始、末位置。 五、保守力与非保守力 势能 弹力的功 引力的功 1.保守力的功 质点沿任意闭合路径运动一周时，保守力对它所作的功为零。 非保守力：力所作的功与路径有关。 （例如摩擦力） 2.势能 与质点位置有关的能量。 弹性势能 引力势能 弹力的功 引力的功 保守力的功 ——保守力作正功，势能减少。 （2）势能具有相对性，势能大小与势能零 点的选取有关。 （1）势能是状态的函数 （3）势能是属于系统的。 （4）势能差与势能零点选取无关。 讨论 想一想 保守力场的零势能点如何选择最恰当？ 3.势能曲线 弹性势能曲线 重力势能曲线 引力势能曲线 非保守力的功 六、质点系的功能原理 机械能 质点系的机械能的增量等于外力与非保守内力作功之和——质点系的功能原理 机械能守恒 按照功能原理，要改变系统的机械能既可以通过外力对系统做功，也可以利用系统内非保守内力做功。前者是外界同系统间的能量交换，后者是系统内部机械能之间的转换。很多情况下系统的机械能是可以保持不变的即机械能守恒。机械能守恒定律是能量转换和守恒定律的重要组成部分，是自然界最基本最普遍的规律之一。 你能从质点系功能原理指出机械能守恒的条件吗？ 想一想 机械能守恒定律 当 时，有 ——只有保守内力作功的情况下，质点系的机械能保持不变。 守恒定律的意义 说明 例2.9 如图所示，质量为m2的板上连接放置一劲度系数为k的轻质弹簧，现在弹簧上放置并连接一质量为m1的板，同时施加一竖直向下的外力F。问在m1上需要加多大的压力F使其停止作用后，恰能使m1在跳起时m2稍被提起。弹簧的质量忽略不计。 【知识点和思路】本题知识点是考察机械能守恒定律的理解应用。把，弹簧和地球看作一个系统，则从弹簧被压缩到稍被提起整个过程中只有重力和弹性力做功，即只有保守内力做功，所以系统机械能守恒。 解：取弹簧的原长处O为重力势能和弹性势能的零点，并以此点为坐标轴的原点，如图 a 。当在弹簧上加上m1和外力F后，弹簧被压缩到y1处，如图 b ；当外力F撤去后，弹簧伸长至y2处，如图 c 。在此过程中，只有重力和弹性力做功，故系统的机械能守恒。 2 1 由图 b 得 把 2 和 3 代入 1 ，得 【问题延伸】本题如果把和弹簧组成系统，把地球排除在外，还能应用机械能守恒吗？ 由图 c 可知，欲使跳离地面，必须满足 3 例2.9.3 一轻弹簧,其一端系在铅直放置的圆环的顶点P，另一端系一质量为m 的小球,小球穿过圆环并在环上运动 μ 0 。开始球静止于点 A，弹簧处于自然状态，其长为环半径R; 当球运动到环的底端点B 时，球对环没有压力．求弹簧的劲度系数． 解 以弹簧、小球和地球为一系统 只有保守内力做功 系统 取点B为重力势能零点 德国物理学家和生理学家。于1874年发表了《论力 现称能量 守恒》的演讲，首先系统地以数学方式阐述了自然界各种运动形式之间都遵守能量守恒这条规律。是能量守恒定律的创立者之一。 亥姆霍兹 1821—1894 能量守恒定律：对一个与自然界无任何联系的系统来说,系统内各种形式的能量可以相互转换，但是不论如何转换，能量既不能产生，也不能消灭。 　（1）生产实践和科学实验的经验总结； 　（2）能量是系统状态的函数； 　（3）系统能量不变，但各种能量形式可以互相转化； 　（4）能量的变化常用功来量度。 力的累积效应 对时间积累 对空间积累 动量、冲量 、动量定理、动量守恒 动能、功、动能定理、机械能守恒 第三节 动量和冲量 动量守恒定律 一、冲量　质点的动量定理 1.动量 2.冲量（矢量） 做一做 试推导冲量与动量的单位是相同的。 在给定的时间间隔内，外力作用在质点上的冲量，等于质点在此时间内动量的增量。 ——动量定理 3.动量定理 （1）分量表示 注意 （2） 冲量的方向并不是与动量的方向相同，而是与动量增量的方向相同。 （3） 动量定理说明质点动量的改变是由外力和外力作用时间两个因素，即冲量决定的。 注意 （4） 对于不同的惯性系，同一质点的动量不同，但是动量的增量总是相同的。而且力F与时间Δt都与参考系无关，所以在不同的惯性系中同一力的冲量相同。由此可知动量定理适用于所有惯性系。而在非惯性系中只有添加了惯性力的冲量之后动量定理才成立。 例2.10 一质量m 0.2kg，速度为v 6m/s的弹性小球与墙壁碰撞后跳回，设跳回时速度的大小不变，碰撞前后的方向与墙壁的法线的夹角都是α 600，碰撞的时间为Δt 0.03s。求在