物理 高职 初等教育物理 第四章.pptVIP

普通高等教育“十二五”创新型规划教材物 理 主讲人： 第四章 功和能 与物体机械运动有关的能量称为机械能，机械能是动能与势能的总和，其中势能包括重力势能和弹性势能.本章将引入功、功率、动能、势能等概念，并推出动能定理和机械能守恒定律. 第一节 功 一、功 物体在力的作用下如果沿力的方向发生了位移，在物理学中就说这个力对物体做了功.做功缺一不可的两个因素：其一是力；其二是受力物体沿力的方向上的位移. 如图4-1所示，力F与受力物体在力的方向上的位移x的乘积称为力对物体做的功W，即 功只有大小没有方向，所以功是标量. 二、正功与负功 思考与练习（4.1） 第二节 功 率 在物理学中，用功率来描述物体做功的快慢.功W与完成这一功所用时间t之比称为功率P，即 因为W=Fx，所以 功率等于单位时间内物体所做的功或等于力与速度的乘积.因此功率越大做功越快，反之，功率越小做功越慢. 通常所说的机器的功率，是指它正常工作时所能达到的功率，称为机器的额定功率；而机器实际工作时的功率称为机器的实际功率. 思考与练习（4.2） 第三节 动能 动能定理 一、动能 运动的物体具有能量，而且运动物体能量的大小与其质量和速度有关.在物理学中，将物体由于运动而具有的能量称为动能Ek. 运动物体的动能等于其质量m与速度v的二次方的乘积的一半，即 二、动能定理 由牛顿运动定律及匀变速直线运动公式可得，合力对物体做的功为 即 由动能定理可知： （1）当合外力对物体做正功时，即W0时，物体的动能增加； （2）当合外力对物体做负功时，即W0时，物体的动能减少； （3）当合外力对物体不做功时，即W=0时，物体的动能保持不变. 思考与练习（4.3） 第四节 势 能 一、势 能 二、重力势能 从高处落下的物体能对别的物体做功，发生形变的物体在恢复形变的过程中也会对别的物体做功.这说明位于高处的物体和发生形变的物体都具有能量，在物理学中，将这种与物体的相对位置或形变状态有关的能量称为势能. 1. 重力势能 位于高处的物体所具有的能量称为重力势能Ep.物体的质量越大、高度越高，具有的重力势能就越大. 需要注意以下两点： （1）因为高度h具有相对性，所以重力势能是一个相对量，一般选地平面为零势能面. （2）重力势能属于物体和地球这一系统共有，切忌将其看作属于某一个物体. 2. 重力做功与重力势能变化的关系 如图4-7所示，在物体由起点下落到终点的过程中，重力对物体所做的功为 上式表明：重力对物体所做的功等于物体重力势能的改变量（减少量）.详细分析如下： （1）重力对物体做正功时，即WG0时，物体的重力势能减小； （2）重力对物体做负功时，即WG0时，物体的重力势能增大； （3）重力对物体不做功时，即WG=0时，物体的重力势能保持不变. 三、弹性势能 物体因弹性形变而具有的能量称为弹性势能.可以证明，在弹性限度内，弹簧的弹性势能为