大学物理动力学.ppt

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1、第三章功和能WORKANDENERGY1本章基本要求1.掌握保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能。2.熟练掌握功的概念，能计算直线运动情况下变力的功。3.熟练掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律，并能熟练应用。2一　功力的空间累积效应：，动能定理对积累1恒力作用下的功3-1动能定理3B**A2变力的功3-1动能定理4(1)功的正、负讨论(2)作功的图示3-1动能定理5（3）功是一个过程量，与路径有关．（4）合力的功，等于各分力的功的代数和．3-1动能定理61.一质点受力(SI)作用,沿X轴正方

2、向运动,从x=0到x=2过程中,该力做的功为多少?解:x=2W=8J3-1动能定理7例题:设作用在质量为2kg上的物体上的力F=6t(N),若物体由静止出发沿直线运动,在开始的2s内该力作了多少功?解:3-1动能定理8平均功率瞬时功率功率的单位（瓦特）3-1动能定理二.功率(power)9例题:某物体在恒力F的作用下沿水平地面通过位移S(如图)1)有摩擦力时，该力作功多2)有摩擦力时，该力作功的功率小3)不管有无摩擦力，该力作功都相同4)不管有无摩擦力，该力作功的功率都相同解:FFs2、3正确3-1动能定理10例:方向不

3、变的作用力F=6t,作用在一质量为2Kg的物体上,物体从静止开始运动.求此作用力的瞬时功率及前2s内做的功.解:3-1动能定理11而三质点的动能定理ABθ3-1动能定理12功是过程量，动能是状态量；注意合外力对质点所作的功，等于质点动能的增量——质点的动能定理功和动能依赖于惯性系的选取，但对不同惯性系动能定理形式相同．3-1动能定理13例.质量为m=0.5kg的质点，在XY平面内运动,方程为x=5t，y=0.5t2(SI),求从t=2s到t=4s这段时间内,外力对质点作的功.解:3-1动能定理14AB1.重力作功一常见力

4、作功的特点3-2保守力与非保守力　势能15(2)万有引力作功对的万有引力为移动时，作元功为3-2保守力与非保守力　势能16m从A到B的过程中作功：3-2保守力与非保守力　势能17(3)弹性力作功3-2保守力与非保守力　势能18xFdxdWx2x1O3-2保守力与非保守力　势能194.摩檫力的功与路径有关s3-2保守力与非保守力　势能20保守力所作的功与路径无关，仅决定于始、末位置．二　保守力与非保守力保守力作功的数学表达式弹力的功引力的功3-2保守力与非保守力　势能21质点沿任意闭合路径运动一周时，保守力对它所作的功为零

5、．非保守力：力所作的功与路径有关．（例如摩擦力）3-2保守力与非保守力　势能22令三.势能1.重力势能(gravitypotentialenergy)势能:与物体间相互作用及相对位置有关的能量.3-2保守力与非保守力　势能23物体从A运动到B,求重力作的功:haBhb势能零点的选取A重力作功,重力势能减少3-2保守力与非保守力　势能242.弹性势能(elasticpotentialenergy)F=－kx弹簧振子系统0xbxaXF弹力作功3-2保守力与非保守力　势能25弹力作功，弹性势能减少0xbxaXF弹性势能3-

6、2保守力与非保守力　势能263.引力势能(gravitationalpotentialenergy)MOrbrarmF万有引力引力势能3-2保守力与非保守力　势能27引力作功，引力势能减少MOrbrarmF从ra到rb引力做的功：3-2保守力与非保守力　势能28a)针对系统而言(对一个物体无势能而言)b)相互作用力为保守力c)有一定的相对位置,势函数为单值函数2.势能零点的选取势能小结1.引入势能的条件3-2保守力与非保守力　势能293.势能与保守力的关系弹性势能引力势能重力势能一般:y=0处x=0处无限远处保守

7、力作功，势能减少30四　势能曲线弹性势能曲线重力势能曲线引力势能曲线END3-2保守力与非保守力　势能31外力功内力功一　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对质点系，有对第个质点，有3-3功能原理机械能守恒定律32非保守力的功二　质点系的功能原理3-3功能原理机械能守恒定律33机械能——质点系的功能原理3-3功能原理机械能守恒定律34例1雪橇从高50m的山顶A点沿冰道由静止下滑,坡道AB长为500m．滑至点B后，又沿水平冰道继续滑行，滑行若干米后停止在C处.若μ=0.050．求雪橇沿水平冰道滑行的

8、路程.3-3功能原理机械能守恒定律35已知求解3-3功能原理机械能守恒定律36三　机械能守恒定律当时，有——只有保守内力作功的情况下，质点系的机械能保持不变．3-3功能原理机械能守恒定律动能的增加等于势能的减少373-3功能原理机械能守恒定律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