大学物理06机械能守恒.ppt

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1、一、功描述力在空间上的积累作用1、恒力的功：ab3、合力的功:2、变力的功元功总功14、功率：平均功率：瞬时功率：二、质点的动能定理动能是状态量；功是过程量。三、质点系的动能定理一切外力与一切内力做功的代数和，等于质点系动能的增量。2一、常见力的功2.3功能原理和机械能守恒定律1.重力的功重力作功的特点：只与运动物体的始末位置有关，而与运动物体所经过的路径无关。物体沿任意闭合路径绕行一周时，重力作的功为零。32.万有引力作功的特点特点：万有引力作功与路径无关，只与始末位置有关。43.弹性力的功弹性力作功仅由物体的始末位置决定，与路径无关。若物体沿任意闭合路径绕一周，

2、则5二、保守力和非保守力作功与路径无关，只与始末位置有关特点：质点运动一周保守力作功为0非保守力作功与路径有关，摩擦力，拉力保守力6摩擦力做功不但与始末位置有关，而且与路径有关2.非保守力---摩擦力做功水平面方向与方向相反7保守力的功等于和始末位置有关的两个函数之差势能函数势能三、势能1.保守力作功与势能增量的关系保守力所作的功等于与这种保守力相对应的势能增量的负值8参考位置势能零点（2）当选择2位置势能为0A1-2=EP1系统某位置的势能=系统从该位置变到势能为0位置保守力作的功9弹性势能重力势能万有引力势能00r2.几种保守力所对应的势能0地面势能为0，地面以

3、上为正无限远处势能0，任意点为负平衡位置势能为0，任意点为正103.几点说明（1）势能概念的引入是以物体处于保守力场这一事实为依据的（2）势能也是一种状态量，势能与动能区别动能是质点运动速度的函数势能是质点位置坐标的函数（3）势能具有相对性，其值与势能零点的选取有关（4）势能是属于系统的。实质上势能是一种相互作用能，对于单独一个物体是谈不上势能的。势能差具有绝对性，与势能零点的选取无关如：重力势能是物体和地球所组成系统的（5）由于非保守力所作的功将随所经的路径不同而异，即其值是不确定的，所以不能引入与其相关的势能。11系统受力外力内力保守内力非保守内力四、功能原理质

4、点系动能定理机械能E外力与非保守内力所做的功等于系统机械能的增量-----功能原理12五、机械能守恒定律几点说明：（1）系统机械能守恒，是指机械能的总量不变。系统内各质点间的动能与势能可以相互交换和转化。（2）机械能守恒定律的条件没有外力、非保守内力作用有外力、非保守内力作用，但都不作功系统内非保守内力不等于0时机械能不守恒例：炮弹爆炸（3）机械能守恒定律只适用于惯性系13在运用功能原理、机械能守恒定律解题注意：1.应指明系统的范围，以便区分内力和外力，对于内力还要分清保守内力和非保守内力，并判明守恒条件是否成立：对于保守内力，可引入相关的势能。2.列方程之前必须将

5、质点系内各物理量统一到同一惯性系中，以便正确计算每个力的功和每个质点的动能3.交代各相关势能的零势能位置，然后明确系统始末状态的机械能。14在自然界中，任何系统都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转换为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体（或系统），在转换和传递的过程中，能量不会消失，也不能创造。这一结论称为能量守恒定律如果系统存在着非保守内力，并且这种非保守性内力（例如摩擦力）作负功，则系统的机械能将减少。但是大量事实证明，在机械能减少的同时，必然有其他形式的能量增加。例如，因克服摩擦力作功而机械能减少时，必然有热产生，"热"也是一种能量，即所谓"热

6、能"。不过，它是一种超出机械能范围的另一种形式的能量。实验事实证明，能量间可以相互转化，但总量不变。六、能量守恒定律15两木块质量分别为m1和m2,且m2=3m1，两者用一轻弹簧连接后静止于一光滑水平面上,如图所示.今用外力将两木块压近使弹簧被压缩x0,然后撤去外力,找出此后过程中的守恒量k从原长→最大伸长：思考题1：从放手→原长：只有弹力（保守内力）作功，机械能守恒弹簧的势能转化为动能，此时1木块刚要动。所以只有2的动能。1木块动后系统仍无外力，动量守恒机械能守恒16一轻弹簧劲度系数为k,一端固定在地面，另一端与质量为M的物体相连，一质量为m的泥球从正上方高度为h

7、处自由下落到M上，求m与M粘在一起运动的最大位移？从m静止→落在M上：从mM一起动→最大压缩：碰撞(完全非弹性)过程：加上M与弹簧初始平衡条件思考题2：机械能守恒动量守恒机械能守恒选弹簧原长为势能零点。选图中位置为重力势能零点。17例1.一个质量为m的珠子系在线的一端，线的另一端绑在墙上的钉子上，线长为l.先拉动珠子使线保持水平静止，然后松手使珠子下落.求线摆下θ角时这个珠子的速率解:取珠子和地球为一系统以线的悬点O所在高度为重力势能零点，机械能守恒。说明：地球质量远大于珠子的质量地球的速度→0地球的动能→018解:(1)用功能原理求解例2.光滑平面上的一个弹簧