大学物理上机械能守恒.ppt

* 一、功 描述力在空间上的积累作用 1、恒力的功： a b 3、合力的功: 2、变力的功 元功 总功 4、功率： 平均功率： 瞬时功率： 二、质点的动能定理 动能是状态量；功是过程量。 三、质点系的动能定理 一切外力与一切内力做功的代数和，等于质点系动能的增量。 一、常见力的功 二、保守力和非保守力 三、势能 四、功能原理 五、机械能守恒定律 六、能量守恒定律 2.3 功能原理和机械能守恒定律 一、常见力的功 1. 重力的功 重力作功的特点：只与运动物体的始末位置有关，而与运动物体所经过的路径无关。 物体沿任意闭合路径绕行一周时，重力作的功为零 。 2.万有引力作功的特点 特点：万有引力作功与路径无关，只与始末位置有关。 3. 弹性力的功 弹性力作功仅由物体的始末位置决定，与路径无关。 若物体沿任意闭合路径绕一周，则 二、保守力和非保守力 作功与路径无关，只与始末位置有关 特点：质点运动一周保守力作功为0 非保守力 作功与路径有关，摩擦力，拉力 保守力 摩擦力做功不但与始末位置有关，而且与路径有关 2.非保守力---摩擦力做功 水平面 方向与 方向相反 保守力的功等于和始末位置有关的两个函数之差 势能函数 势能 三、势能 1.保守力作功与势能增量的关系 保守力所作的功等于与这种保守力相对应的势能增量的负值 参考位置 势能零点 （2）当选择2 位置势能为0 A1-2= EP1 系统某位置的势能 = 系统从该位置变到势能为 0 位置保守力作的功 弹性势能 重力势能 万有引力势能 0 0 r 2.几种保守力所对应的势能 0 地面势能为 0 ， 地面以上为正 无限远处势能 0， 任意点为负 平衡位置势能为 0 ， 任意点为正 3.几点说明 （1）势能概念的引入是以物体处于保守力场这一事实为依据的 （2）势能也是一种状态量，势能与动能区别 动能是质点运动速度的函数 势能是质点位置坐标的函数 （3）势能具有相对性，其值与势能零点的选取有关 （4）势能是属于系统的。实质上势能是一种相互作用能，对于单独一个物体是谈不上势能的 。 势能差具有绝对性，与势能零点的选取无关 如：重力势能是物体和地球所组成系统的 （5）由于非保守力所作的功将随所经的路径不同而异，即其值是不确定的，所以不能引入与其相关的势能。 系统受力 外力 内力 保守内力 非保守内力 四、功能原理 质点系动能定理 机械能E 外力与非保守内力所做的功等于系统机械能的增量 -----功能原理 五、机械能守恒定律 几点说明： （1）系统机械能守恒，是指机械能的总量不变。系统内各质点间的动能与势能可以相互交换和转化。 （2）机械能守恒定律的条件 没有外力、非保守内力作用 有外力、非保守内力作用，但都不作功 系统内非保守内力不等于0时机械能不守恒 例：炮弹爆炸 （3） 机械能守恒定律只适用于惯性系 在运用功能原理、机械能守恒定律解题注意： 1.应指明系统的范围，以便区分内力和外力，对于 内力还要分清保守内力和非保守内力，并判明守恒 条件是否成立：对于保守内力，可引入相关的势能。 2.列方程之前必须将质点系内各物理量统一到同一 惯性系中，以便正确计算每个力的功和每个质点的动能 3.交代各相关势能的零势能位置，然后明确系统始末状态的机械能。 在自然界中，任何系统都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转换为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体（或系统），在转换和传递的过程中，能量不会消失，也不能创造。这一结论称为能量守恒定律 如果系统存在着非保守内力，并且这种非保守性内力（例如摩擦力）作负功，则系统的机械能将减少。 但是大量事实证明，在机械能减少的同时，必然有其他形式的能量增加。 例如，因克服摩擦力作功而机械能减少时，必然有热产生，热也是一种能量，即所谓热能。不过，它是一种超出机械能范围的另一种形式的能量。 实验事实证明，能量间可以相互转化，但总量不变。 六、能量守恒定律 两木块质量分别为m1和m2 ,且m2 =3 m1 ，两者用一轻弹簧连接后静止于一光滑水平面上,如图所示.今用外力将两木块压近使弹簧被压缩x0,然后撤去外力,找出此后过程中的守恒量 k 从原长→最大伸长： 思考题1： 从放手→原长： 只有弹力（保守内力）作功，机械能守恒 弹簧的势能转化为动能，此时1木块刚要动。所以只有2的动能。 1木块动后系统仍无外力，动量守恒 机械能守恒 一轻弹簧劲度系数为k,一端固定在地面，另一端与质量为M 的物体相连，一质量为m的泥球从正上方高度为h处自由下落到M上，求m与M粘在一起运动的最大位移？ 从m静止→落在M上： 从mM一起动→最大压缩： 碰撞(完全非弹性)过程：