最新大学物理第3章功和能课件PPT课件.ppt

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1、大学物理第3章功和能课件§3.1功空间积累：功时间积累：冲量研究力在空间的积累效应功、动能、势能、动能定理、功能原理（机械能守恒定律）。一.功的定义在力F的持续作用下，物体在力的方向上移动了一段位移S，则力对物体做了功。二.恒力的功MMabs四.功率力在单位时间内所作的功，称为功率。平均功率当t0时的瞬时功率即力对质点的瞬时功率等于作用力与质点在该时刻速度的标积。单位瓦特，用W表示。质量为10kg的质点，在外力作用下做平面曲线运动，该质点的速度为解在质点从y=16m到y=32m的过程中，外力做的

2、功。求例,开始时质点位于坐标原点。xyzO§3.2几种常见力的功一.重力的功mG②①重力mg在曲线路径M1M2上的功为重力所作的功等于重力的大小乘以质点起始位置与末了位置的高度差。(1)重力的功只与始、末位置有关，而与质点所行经的路径无关。(2)质点上升时，重力作负功；质点下降时，重力作正功。结论二.弹性力的功(1)弹性力的功只与始、末位置有关，而与质点所行经的路径无关。(2)弹簧的变形减小时，弹性力作正功；弹簧的变形增大时，弹性力作负功。弹簧弹性力由x1到x2路程上弹性力的功为弹性力的功等于弹簧劲

3、度系数乘以质点始末位置弹簧形变量平方之差的一半。xO结论＊三.万有引力的功万有引力F在全部路程中的功为(1)万有引力的功，也是只与始、末位置有关，而与质点所行经的路径无关。Mabm上的元功为在位移元结论四.摩擦力的功在这个过程中所作的功为摩擦力的功，不仅与始、末位置有关，而且与质点所行经的路径有关。摩擦力方向始终与质点速度方向相反(2)质点移近质点时，万有引力作正功；质点A远离质点O时，万有引力作负功。结论摩擦力例：万有引力做功的研究质量为的物体，自远离地球表面的点由静止开始朝着地心方向自由落体到点

4、，求万有引力对物体做的功。取地心为坐标原点，以地心向上为正方向，在任意位置处，万有引力大小为（其中M为地球质量），方向指向地心。在这一元位移内万有引力所做的元功为物体从运动到，万有引力做功为总结：因为，所以，物体下落时，万有引力做正功。若物体运动路线为曲线，同样有以上结果。由结果知道，万有引力对物体做的功只与物体始末位置有关。例:一水平放置的弹簧，弹性系数为，一端固定，另一端系一物体，求物体从移动到的过程中，弹性力做的功。解：以物体平衡位置为原点，物体在任意位置时，弹性力表示为：物体从移动到过程中，

5、弹性力做的元功物体从运动到过程中，弹性力做功为注意：这一弹性力对物体做的功只与物体始末位置有关，而和弹簧伸长的中间过程无关。保守力保守场§3.3动能定理一.质点的动能定理作用于质点的合（外）力在某一路程中对质点所作的功，等于质点在同一路程的始、末两个状态动能的增量。(1)Ek是一个状态量,A是过程量。(2)动能定理只用于惯性系。说明例1：物体B的质量为m，弹簧的弹性系数为K。A板及弹簧质量均可忽略不计。求：自弹簧原长处突然无初速地加上物体B时，弹簧的最大压缩量。解：以B（或A板)为研究对象其始末状态

6、均为静止设最大压缩量为则全过程中重力作功弹性力作功（变力的功）设坐标向下为正由动能定理例2：逃逸速度第二宇宙速度地球物体万有引力作功物体在地面的动能二.质点系的动能定理把质点动能定理应用于质点系内所有质点并把所得方程相加有:内力和外力内力和外力与所选质点系有关由两个质点组成的质点系的动能变化和它们受的力所做功的关系、和、分别表示它们所受到的外力和内力；、和、分别表示它们始、末态的速度，由质点动能定理得对对：两式相加得：方程左边前两项是外力对质点系所做功之和，后两项是质点系内力所做功之和；方程右边前两

7、项为系统末态动能，后两项为系统初态动能，即质点系动能的增量等于作用于质点系的所有外力和内力做功总和。这一结论可以推广到由任意多个质点组成的系统，这就是质点系的动能定理。(2)内力的功也能改变系统的动能例:炸弹爆炸，过程内力和为零，但内力所做的功转化为弹片的动能。(1)内力和为零,内力功的和是否为零？不一定为零ABABSL讨论§3.4势能机械能守恒定律一.保守力如果力所做的功与路径无关，而只决定于物体的始末相对位置，这样的力称为保守力。保守力沿闭合路径一周所做的功为零。即例如重力、万有引力、弹性力都是

8、保守力。作功与路径有关的力称为非保守力。例如:摩擦力质点在保守力场中某点的势能，在量值上等于质点从M点移动至零势能点M0的过程中保守力1.重力势能2.弹性势能xyzOOx所作的功。二.势能（相对）（坐标原点）（弹簧原长）3.万有引力势能rMm等势面在保守力场中，质点从起始位置1到末了位置2，保守力的功A等于质点在始末两位置势能增量的负值（无限远）质点的势能与位置坐标的关系可以用图线表示出来。三.势能曲线(1)由于势能零点可以任意选取，所以某一点的势能值是相对的。(2)