物理课件功和能.ppt

第四章 功和能 §4.1 功 §4.2 动能定理 §4.3 势 能 §4.4 机械能守恒定律 §4.5 守恒定律的意义 四. 能量的转化与守恒定律 自然界中，能量既不能消失，也不能创造，它只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体传给另一个物体。 自然界中有许多形式的能量。 封闭系统，能量守恒，但机械能不一定守恒。 封闭保守系统，能量守恒，机械能守恒。 P108～112 例4.9 ～例4.13 一. 守恒定律的特点和优点 关于变化过程的规律，不究过程细节而能对系统的状态下结论 。 动量守恒定律、角动量守恒定律、能量守恒定律 质量守恒定律、电荷守恒定律、宇称守恒定律等 二.应用守恒定律要注意的两个问题 1. 分清物理过程确定哪个物理量守恒 2. 对守恒条件要认真分析其真假 * * * * * 力的空间累积效应: ，动能定理. 功 r F v v 一. 恒力的功 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 . m m F F ? r 单位：焦耳(J) 1J=1N·m 功等于质点受的力和它的位移的标量积； 功是标量，没有方向，只有大小，但有正负 二. 变力的功 1. 变力的元功 2. 力在有限路径上的功 A B L 这一积分在数学上叫做力沿路径L从A到B的线积分。 D C ? 质点沿路径L从A到B，力F对质点所做的功A： 三. 合力的功 合力对质点所作的功，等于每个分力沿同一路径所作的功的代数和。 1. 平面直角坐标系 ——线积分 图4.3 L x y o 2. 自然坐标系 只有切向力做功，法向力总与元位移垂直而不做功。 图4.4 S ds P95-97 例4.1～例4.3 (1)分析质点受力情况，确定力随位置变化的关系； (2)写出元功的表达式，选定积分变量； (3)确定积分限进行积分，求出力做的功。 功的计算 一. 质点的动能 二. 质点的动能定理 合外力对质点所作的功等于质点动能的增量。 动能定理仅适用于惯性系 . P98,例题：4.5，4.6 1 r v 2 r v 1 m 2 m 12 f v 21 f v O 1. 说明内力功一般不为零情况 三. 质点系的动能定理 由此可见，成对作用力与反作用力所作的总功只与作用力 及相对位移 有关，而与每个质点各自的运动无关。 例如： 2. 推导质点系动能定理 m1 m2 A1 A2 B1 B2 所有外力对质点系做的功和内力对质点做的功之和等于质点系总动能的增量。 内力所做的总功一般不为零，即内力一般要改变系统的总动能，仅当质点系中的质点无相对运动时内力功才等于零，但内力不改变系统的总动量。 质点系的动能定理： 以 表示第i个质点相对于某一惯性系的速度，以 表示该质点相对于质心参考系的速度，则相对于惯性系质点系的总动能为： 四. 柯尼希定理（质点系相对质心参考系的动能） （质点系相对质心参考系的动能） 动能定理： 例3．一质量为10g、速度为200m?s-1的子弹水平地射入铅直的墙壁内0.04m后而停止运动。若墙壁的阻力是一恒量，求墙壁对子弹的作用力。 解：用动能定理 初态动能 末态动能 作功 由动能定理 得 负号表示力的方向与运动的方向相反。 一. 保守力做功 保守力：做功只与质点的前后位置有关，而与运动路径无关的力；或质点沿任一闭合路径运动一周做功都为零的力。 1. 重力做功： 重力作功仅仅与物体的始末位置有关，而与运动物体所经历的路径无关。 设质量为m的物体在重力的作用下从Po点任一曲线运动到P点。 2. 弹力做功： 弹簧劲度系数为k ，一端固定于墙壁，另一端系一质量为m的物体，置于光滑水平地面。 分别表示物体在始末两点时距弹簧自然伸长点的距离。 由此可见，弹性力作功也仅仅与质点的始末位置有关，与具体路径无关。 两个物体的质量分别为M和m，它们之间有万有引力作用。M静止，以M为原点O建立坐标系，研究m相对M的运动。 3. 万有引力做功： 由此可见，万有引力作功也仅仅与质点的始末位置有关，与具体路径无关。 二. 势能：质点在保守力场中与位置相关的能量 受保守力作用的质点在空间某一点的势能等于质点从零势能参考点移到该点的过程中保守力所做功的负值。 即保守力做功等于势能增量的负值。 势能曲线 重力势能 弹性势能 引力势能 注意： P104 例4.8 一. 功能原理 机械能: 功能原理: 质点系的在运动过程中，所受的外力的功和非保守内力的功的总和等于机械能的增量。 二. 机械能守恒定律 封闭保守系统： 三. 质心参考系中的功能原理 其中: 质点系只有保守力做功为保守系统 相对于