机械能与机械能守恒定律课件.pptVIP

機械能與機械能守恆定律3-4動能定理一、功與功率1、功恒力的功力對質點所作的功等於該力在位移方向上的分量與位移大小的乘積mmFF?S說明功是標量，沒有方向，只有大小，但有正負qp/2，功W為正值，力對物體作正功；q=p/2，功W=0，力對物體不作功；qp/2，功W為負值，力對物體作負功，或物體克服該力作功。單位：焦耳(J)1J=1N·m變力的功分成許多微小的位移元，在每一個位移元內，力所作的功為總功合力的功合力對質點所作的功，等於每個分力所作的功的代數和。YOXZba?功的計算(1)分析質點受力情況，確定力隨位置變化的關係；(2)寫出元功的運算式，選定積分變數；(3)確定積分限進行積分，求出總功。例1．設作用在品質為2kg的物體上的力F=6t(N)。如果物體由靜止出發沿直線運動，問在頭2s時間內，這個力對物體所作的功。解：按功的定義式計算功，必須首先求出力和位移的關係式。根據牛頓第二定律F=ma可知物體的加速度為a=F/m=6t/2=3t所以dv=adt=3tdt力所作的功為例2．一個質點沿如圖所示的路徑運行，求力F=(4-2y)i(SI)對該質點所作的功，（1）沿ODC；（2）沿OBC。解：（1）OD段：y=0,dy=0,DC段：x=2,Fy=0（2）OB段：Fy=0,BC段：x=2結論：力作功與路徑有關，即力沿不同的路徑所作的功是不同的2、功率定義：單位時間內完成的功，叫做功率物理意義：表示作功的快慢功率的公式單位：瓦特(W)幾個功率的數量級：睡覺70－80W(基礎代謝)閒談70－80W走路170－380W聽課70－140W跑步700－1000W足球630－840W二、質點的動能定理1、問題：一品質為m的物體在合外力F的作用下，由A點運動到B點，其速度的大小由v1變成v2。求合外力對物體所作的功與物體動能之間的關係。定義：動能Ek=mv2/2單位：J量綱：ML2T－22、質點的動能定理：合外力對質點所作的功等於質點動能的增量。3、說明W為合外力對質點所作的功只有合外力對質點作功，質點的動能才發生變化質點的動能定理只適用於慣性系4、應用例3．一品質為10g、速度為200m?s-1的子彈水準地射入鉛直的牆壁內0.04m後而停止運動。若牆壁的阻力是一恒量，求牆壁對子彈的作用力。解：用動能定理初態動能末態動能作功由動能定理得負號表示力的方向與運動的方向相反。3－5保守力與非保守力勢能一、萬有引力、重力、彈性力作功的特點1、萬有引力作功的特點引力作功只與質點的起始和終了位置有關，而與質點所經過的路徑無關dr????r1r2rm11m22???dl2、重力作功的特點重力作功只與質點的起始和終了位置有關，而與質點所經過的路徑無關。ohh1h2mg??dhdr?3、彈性力作功彈性力作功只與質點的起始和終了位置有關，而與質點所經過的路徑無關。oxx1dxFx2x二、保守力與非保守力保守力作功的數學運算式1、保守力與非保守力保守力：作功只與初始和終了位置有關而與路徑無關這一特點的力——萬有引力、重力、彈性力非保守力：作功與路徑有關的力——摩擦力2、保守力作功的數學運算式物體沿任意閉合路徑運行一周時，保守力對它所作的功為零。保守力作功與路徑無關和保守力沿任意路徑一周所的功為零——保守力的判據三、勢能1、勢能的概念在具有保守力相互作用的系統內，只由質點間的相對位置決定的能量稱為勢能重力勢能引力勢能彈性勢能保守力作功等於勢能增量的負值2、關於勢能的說明只有對保守力，才能引入勢能的概念勢能是物體狀態的函數勢能具有相對性，勢能的值與勢能的零點有關重力勢能：零點可以任意選擇，一般選地面；引力勢能：零點選在無窮遠點；彈性勢能：零點選在彈簧的平衡位置。勢能屬於系統，勢能是由於系統內各物體間具有保守力作用而產生的。重力勢能：物體和地球組成的系統引力勢能：兩個物體組成的系統引力勢能：物體和彈簧四、勢能曲線重力勢能曲線彈性勢能曲線萬有引力勢能曲線勢能曲線不僅給出勢能在空間的分佈，而且還可以表示系統的穩定狀態。曲線斜率為保守力的大小。從勢能曲線可分析系統的平衡條件及能量的轉化。3－6功能原理機械能守恆定律一、質點系的動能定理設一系統有n個質點，作用