大学物理学施建青版上册上课课件能量守恒定律.ppt

* 第二章 对称性与守恒定律 2－3 能量守恒定律 * 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 . （功是标量，过程量） 一 功 B * * A 2.3.1 功 动能定理 ，动能定理. 对 积累 合力的功 = 分力的功的代数和 变力的功 几点说明: 1、功是标量。功没有方向，但有正负 ２、功是个过程量 ３、功是个相对量 ３、一对作用力和反作用力的元功： rAB mA mB fB fA rB rA o 平均功率 瞬时功率 功率的单位 （瓦特） 例P75：质量为m的物体放在水平桌面上，物体和桌面的摩擦系数为 ，物体在外力作用下沿半径为R圆由a运动到b，移动了半个圆周，求在这一过程中摩擦力的功。 这是力的大小不变，物体沿曲线运 动的例子 例P75 ：设作用于质量m=2kg的物体上的力F=6t(F的单位为N，t的单位为s），如果物体由静止出发沿力的作用方向作直线运动，求在头2s的时间内，这个力做了多少功？ 这是物体在变力作用下求功的例子 二 动能定理 B * * A 动能（状态函数） 功和动能都与 参考系有关；动能定理仅适用于惯性系 . 注意 动能定理 合外力对质点所作的功,等于质点动能的增量 . 质点系的动能定理 质点系动能定理 内力可以改变质点系的动能 注意 内力功 外力功 对质点系，有 对第 个质点，有 例P78: 在光滑的水平桌面上，平放有如图所示的固定半圆形屏障，质量为m的滑块以初速度 沿切线方向进入屏障内，滑块与屏障间的摩擦系数为 ，试证明当滑块从屏障另一端滑出时，摩擦力所作的功为 m v0 m a b f n N 证：滑块受力如图所示．滑块作圆周运动 由①、②可得 ∴ 分离变量进行积分 可得 由动能定理，摩擦力所作的功为 ① ② 1） 万有引力作功 以 为参考系， 的位置矢量为 . 一 万有引力、重力、弹性力作功的特点 对 的万有引力为 由 点移动到 点时 作功为 2.3.2 保守力 势能 A B 2 ） 重力作功 3 ） 弹性力作功 保守力: 力所作的功与路径无关，仅决定于相互作用质点的始末相对位置 . 二 保守力和非保守力 重力功 弹力功 引力功 非保守力: 力所作的功与路径有关 .（例如摩擦力） 物体沿闭合路径运动 一周时, 保守力对它所作的功等于零 . 三 势能 势能 与物体间相互作用及相对位置有关的能量 . 保守力的功 弹性势能 引力势能 重力势能 弹力功 引力功 重力功 势能具有相对性，势能大小与势能零点的选取有关 . 势能是状态函数 势能是属于系统的 . 讨论 势能计算 令 若要求a点的势能，则可选择b点为参考点 重力场中，以地面为势能零点，离地面高为h的物体的重力势能为 万有引力场中，以两物体相距无穷远时的引力势能为零，则相距为r时的引力势能为 以弹簧原长处的势能为零，则弹簧伸长为x时的势能为 例1：设两个粒子之间相互作用力是排斥力，其大小与粒子间距离r的函数关系为 ，k为正值常量，试求这两个粒子相距为r时的势能．（设相互作用力为零的地方势能为零．） 解：两个粒子的相互作用力 已知f＝0即r＝∞处为势能零点,?则势能 机械能 质点系动能定理 非保守力的功 一 质点系的功能原理 2.3.3 功能原理 能量守恒定律 质点系的功能原理 质点系机械能的增量等于外力和非保守内力作功之和 . 当 时，有 当 时，有 功能原理 二 机械能守恒定律 机械能守恒定律 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 不究过程细节而能对系统的状态下结论，这是 各个守恒定律的特点和优点 . 如图的系统，物体 A，B 置于光滑的桌面上，物体 A 和 C, B 和 D 之间摩擦因数均不为零，首先用外力沿水平方向相向推压 A 和 B， 使弹簧压缩，后拆除外力， 则 A 和 B 弹开过程中， 对 A、B、C、D 组成的系统 讨论 （A）动量守恒，机械能守恒 . （B）动量不守恒，机械能守恒 . （C）动量不守恒，机械能不