5、功和动能定律解析.ppt

* * 同学们好！ 四川 黄龙 五彩池 2 例、如图，物体A、B质量相同，B在光滑水平桌面上。滑轮与绳的质量以及空气阻力均不计，滑轮与轴之间的摩擦也不计。系统无初速地释放。则物体A下落的加速度是： A g B 4g/5 C g/2 D g/3 B ?牛顿第二定律 2 例、一块水平木板上放一砝码，砝码质量m＝0.2kg，手扶木板保持水平，托着砝码使之在竖直平面内做半径R＝0.5m的匀速率圆周运动，数率v＝1m/s，当砝码与木板一起运动到图示位置时，砝码受到木板的摩擦力为 砝码受到木板的支持力为 。 1.68N 0.28N ?圆周运动 例题：一质量均匀分布的柔软细绳铅直地悬挂着，绳的下端刚好触到水平桌面上，如果把绳的上端放开，绳将落在桌面上。试证明：在绳下落的过程中，任意时刻作用于桌面的压力，等于已落到桌面上的绳重量的三倍。 o x 证明：取如图坐标，设t时刻已有x长的柔绳落至桌面，随后的dt时间内将有质量为?dx（Mdx/L 的柔绳以dx/dt的速率碰到桌面而停止，它的动量变化率为： 一维运动可用标量 o x 根据动量定理，桌面对柔绳的冲力为： 柔绳对桌面的冲力F＝－F’ 即： 而已落到桌面上的柔绳的重量为mg Mgx/L 所以F总 F+mg 2Mgx/L+Mgx/L 3mg 动量守恒定律 一、动量守恒定律 由质点系动量定理： 当质点系所受外力的矢量和 时，质点组动量的时间变化率为零 。 即当质点系所受外力矢量和为零时，质点系的总动量不随时间变化。 孤立系统的总动量不随时间变化。 不受外力作用且总质量不变的系统。 孤立系统的质心作匀速直线运动 思考： 系统动量守恒条件能否为： 注意： 1 当 时 ，系统总动量不守恒，但 2 若系统内力 外力，以致外力可以忽略不计时，可以应用动量守恒定律处理问题。 3 式中各速度应对同一参考系而言。 注意： 1、系统动量守恒，但每个质点的动量可能变化。 2、在碰撞、打击、爆炸等相互作用时间极短的过程中，往往可忽略外力。 3、动量守恒可在某一方向上成立。 4、定律中的速度应是对同一惯性系的速度，动量和应是同一时刻的动量之和。 5、动量守恒定律在微观高速范围仍适用。 6、动量守恒定律只适用于惯性系。 §2-3 功 动能定律 掌握功的概念, 能计算变力的功； 掌握熟练使用动能定理解题，注意内力的功可以改变质点组的总动能。 功和能是物理学中两个重要概念，贯穿了整个物理学各章节中，功是力对空间的积累效应。质点的任何运动问题从原则上讲都可以应用牛顿运动定律来研究，然而当问题比较复杂、涉及到物体的相互作用是多方面的，特别当某些物体相互作用不是很明显时，牛顿定律遇到困难，而用功能关系很容易解决。更重要的是在今后研究机械运动与非机械运动之间的相互转化时，必须应用作为各种形态运动普遍量度的能量概念。 空间积累：功 时间积累：冲量 研究力在空间的积累效应 ----功、动能、势能、动能定理、机械能守恒定律。 力 一、功 恒力作功等于恒力在位移上的投影（分量）与位移的乘积。 1 恒力对沿直线运动质点所做的功 单位：焦耳，J 在实际问题中经常遇到的是变力作功问题。力的大小和方向都随时间发生变化。即求质点M 在变力作用下，沿曲线轨迹由a 运动到b，变力作的功。 解决方法： a b 1.无限分割路径； 2.以直线段代替曲线段； 3.以恒力的功代替变力的功； 4.将各段元功代数求和； 2 变力对沿直曲运动质点所做的功 令 取极限， 力对质点所作的功为力在质点位移方向的分量与位移大小的乘积 . B * * A 说明 1 功是标量，只有大小正负之分。 力对物体做正功； 力对物体不作功。 力对物体做负功； 多个力对物体作功，等于各力对物体作功的代数和。 2 合力的功 注意：1、功是过程量，与路径有关。2、功是标量，但有正负。3、合力的功为各分力的功的代数和。 描写作功快慢的物理量，即单位时间内外力做的功。 功率 由 和 3 功率 有 单位：瓦特，W 1KW 103W 千瓦，KW 例1、一陨石从距地面高为h处由静止开始落向地面，忽略空气阻力，求陨石下落过程中，万有引力的功是多少？ 解：取地心为原点，引力与矢径方向相反 a b h R o ?变力做功 例2、质量为2kg的质点在力 SI 的作用下，从静止出发，沿x轴正向作直线运动。求前三秒内该力所作的功。 解：（一维运动可以用标量） ?变力做功 如图 M 2kg , k 200Nm-1 , S 0.2m , g ≈ 10m·s -2 不计轮、绳质量和摩擦,弹簧最初为自然长度， 缓慢下拉, 则 AF 解: 用 F 将绳端下拉0. 2 m , 物体 M将上升多高? 弹簧伸长 0.1 m 物体上升 0.1 m 得 例3、【4－9】