哈工大大学物理-第4章--功和能课件.ppt

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1、第4章　功和能4.1　功物体作直线运动，恒力做功物体作曲线运动，变力做功AB元功：总功：1质点同时受几个力作用时合力的功等于各分力沿同一路径所做功的代数和计算力对物体做功时，必须说明是哪个力对物体沿哪条路径所做的功。24.2　动能定理由代入上式因为：1.质点动能或32.质点的动能定理合外力对质点所做的功（其它物体对它所做的总功）等于质点动能的增量3.质点系的动能定理对n个质点组成的质点系：m1:对每个质点分别使用动能定理m2:mn:……………43.质点系的动能定理对n个质点组成的质点系：m1:对每个质点分别使用动能定

2、理m2:mn:……………所有外力对质点系做的功和内力对质点系做的功之和等于质点系总动能的增量。注意：内力能改变系统的总动能，但不能改变系统的总动量。54.质点系的动能---质心速度---质点相对质心的速度设----柯尼希定理（内动能）（自旋动能）64.3　一对力的功相互作用的两个质点m1和m2作用力和反作用力做功之和是否为0？0A1B1A2B2m1m2两个质点间的“一对力”做功之和等于其中一个质点受的力沿着该质点相对于另一质点所移动的路径所做的功。7光滑光滑作用力做功是否为0？做功之和是否为0？反作用力做功是否为0？

3、不光滑84.4　保守力hba以重力做功为例重力做功与路径无关也可以写成9ABLm1m2一对万有引力做的功为单位矢量如果一对力做的功与相对路径的形状无关，而只决定于相互作用的质点的始末相对位置，这样的力叫保守力10重力、弹性力、万有引力、静电力都具有上述特点：1.任意两点间做功与路径无关,即L1ABL22.沿任意闭合回路做功为0.即沿任意回路做功为零的力或做功与具体路径无关的力都称为保守力.例:定向力和有心力都是保守力从对称性角度看保守力:具有时间反演不变非保守力:不具有时间反演不变当不变时不变11保守力作功等于势能减

4、少.AB点若选B为计算势能参考点,取EpB=0势能相对量:相对于势能零点的系统量:是属于相互作用的质点共有的4.5势能(沿任意路径）(沿任意路径）系统在任一位形时的势能等于它从此位形沿任意路径改变至势能零点时保守力所做的功。势能定义124.6引力势能m1,m2两质点引力势能选rB=为零势点,EpB=0重力势能:选h=0为零势点,EpB=0134.7弹性势能fxAxB0x选XB=0处（弹簧自然伸长位置）为零势点,EpB=0则14引力势能:选处为零势点弹性势能:重力势能:引力势能弹性势能重力势能选弹簧自然伸长位置为

5、零势点选h=0处为零势点15引力势能:弹性势能:重力势能:引力弹性力重力4.8由势能求保守力势能定义保守力等于势能的负梯度16一维保守力指向势能下降方向,其大小正比于势能曲线的斜率.拐点势能“谷”或势阱fxx2x3x4x5势能曲线xx1x2x3x4x5654321E.势能曲线1.一维系统如何用势能来求力?保守力作功等于势能减少势能曲线形象地表示出了系统的稳定性.势能“峰”ff“峰”非稳定平衡点ff“谷”稳定平衡点17原子之间的相互作用力--保守力，可用势能曲线表示:当r

6、近.当r=r0时势能低谷或势阱（最低点）稳定平衡位置,两个相对静止原子在此位置上结合在一起形成分子E3E2E1r1r0r2总能量EE3>0时，动能足够大,原子将自由地飞散。势能动能r0184.9机械能守恒定律一质点系的功能原理机械能由质点系动能定理因为所以机械能质点系的功能原理19二机械能守恒定律一个保守系,总的机械能的增加,等于外力对它所作的功;从某一惯性参考系看,外力作功为零,则该系统的机械能不变.机械能守恒定律根据质点系的功能原理一个质点系在运动中，当

7、只有保守内力做功，时，系统的机械能保持不变20三质心参考系的功能关系一个质点：质点系：=0（牛Ⅲ）0c21四普遍的能量守恒定律所有的时间对于物理定律都是等价的，绝对的时间坐标无法测量。---时间的均匀性，也叫时间平移对称性或时间平移不变性。能量守恒定律的普遍性在于它与时间的均匀性相关联。保守系统内能相对质心参考系，外力对系统所做的功等于系统内能的增量此结论与质心参考系是否是惯性参考系无关！一个封闭系统经历任何变化时，该系统所有能量的总和保持不变普遍的能量守恒定律224.10守恒定律的意义（对称性和守恒定律）一对称性1

8、.对称和破缺2.对称性的普遍定义讨论的对象称为系统(如球)系统从一个状态变到另一个状态的过程称为变换(操作)。如果一个操作是系统从一个状态变到另一个与之等价的状态,这个操作叫系统的对称操作3.物理学中对称性的分类1)某个系统和某件具体事物的对称性2)物理规律的对称性(又称不变性)球对称加一记号对称破坏23二.对称性与守恒定律1.守恒定律在宇宙中