质点系的动能定理功能原理机械能守恒定律.ppt
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1、第三节第三节第三节第三节质点系的动能定理质点系的动能定理质点系的动能定理质点系的动能定理 功能原理机功能原理机功能原理机功能原理机械能守恒定律械能守恒定律械能守恒定律械能守恒定律一、什么是保守力一、什么是保守力一、什么是保守力一、什么是保守力 作功与路径无关,只与始末位置有关作功与路径无关,只与始末位置有关的力为保守力,作功与路径有关的力为非的力为保守力,作功与路径有关的力为非保守力。保守力。二、势能二、势能二、势能二、势能1.势能势能:由于物体的位置(或状态)的变由于物体的位置(或状态)的变化而具有的能量为势能。化而具有的能量为势能。2.引入势能条件引入势能条件:质点系质点系;保守力作功。保
2、守力作功。重力、弹簧的弹力,电场力都是保守力。重力、弹簧的弹力,电场力都是保守力。4.保守力、势能、功能原理保守力、势能、功能原理/一保守力、二势能一保守力、二势能3.重力势能重力势能 以地球和物体为系统,物体从距地以地球和物体为系统,物体从距地面面 h0的高度,下落到的高度,下落到h高度,重力作功为:高度,重力作功为:重力作功与路径无关,重力作功与路径无关,只与始末位置有关只与始末位置有关,重力是保守力。重力是保守力。定义重力势能定义重力势能Ep:4.保守力、势能、功能原理保守力、势能、功能原理/二、势能二、势能 重力作功等于势能增量的负值;或重重力作功等于势能增量的负值;或重力作功物体的势
3、能减少。力作功物体的势能减少。单位:焦耳,单位:焦耳,J 注意几点:注意几点:注意几点:注意几点:.重力作功等于势能增量的负值。重力作功等于势能增量的负值。.重力是保守力,作功与路径无关。重力是保守力,作功与路径无关。.势能是系统的,如说物体的势能不切确。势能是系统的,如说物体的势能不切确。4.保守力、势能、功能原理保守力、势能、功能原理/二、势能二、势能如果一块石头放在地面你对它并不关心。如果一块石头放在地面你对它并不关心。4.保守力、势能、功能原理保守力、势能、功能原理/二、势能二、势能.势能的绝对值没有意义,只关心势能势能的绝对值没有意义,只关心势能的相对值。的相对值。如果把石头放在楼顶
4、,并摇摇欲坠,你如果把石头放在楼顶,并摇摇欲坠,你就不会不关心它,你可能要离它远些,就不会不关心它,你可能要离它远些,因为它对你的生命安全造成威胁。因为它对你的生命安全造成威胁。4.保守力、势能、功能原理保守力、势能、功能原理/二、势能二、势能.重力重力0势点一般选在物体运动的最低点。势点一般选在物体运动的最低点。4.弹性势能弹性势能x0 x 由第一节的弹由第一节的弹力作功的结论,力作功的结论,可知,弹力作功与路径无关,只与始末两可知,弹力作功与路径无关,只与始末两态的弹簧伸长量有关,弹力为保守力。态的弹簧伸长量有关,弹力为保守力。定义弹性势能:定义弹性势能:4.保守力、势能、功能原理保守力、
5、势能、功能原理/二、势能二、势能 弹力作功等于势能增量的负值;或弹弹力作功等于势能增量的负值;或弹力作功物体的势能减少。力作功物体的势能减少。单位:单位:焦耳,焦耳,J 注意几点:注意几点:2.弹力作功等于势能增量的负值。弹力作功等于势能增量的负值。1.弹力是保守力,作功与路径无关。弹力是保守力,作功与路径无关。3.弹性势能总是大于等于弹性势能总是大于等于0。4.弹性弹性0势点一般选在弹簧的平衡位置。势点一般选在弹簧的平衡位置。4.保守力、势能、功能原理保守力、势能、功能原理/二、势能二、势能一一 质点系的动能定理质点系的动能定理 质点系质点系动能定理动能定理 内力可以改变质点系的动能内力可以
6、改变质点系的动能注意注意内力功内力功外力功外力功 对质点系,有对质点系,有 对第对第 个质点,有个质点,有例例2.14如图如图2.28所示,一质量为所示,一质量为M的平顶小车,在光滑的水平的平顶小车,在光滑的水平轨道上以速度轨道上以速度v作直线运动作直线运动.今在车顶前缘放上一质量为今在车顶前缘放上一质量为m的物体,的物体,物体相对于地面的初速度为零物体相对于地面的初速度为零.设物体与车顶之间的摩擦系数为设物体与车顶之间的摩擦系数为,为使物体不致从车顶上跌下去,问车顶的长度,为使物体不致从车顶上跌下去,问车顶的长度l最短应为多最短应为多少?少?解由于摩擦力做功的结果,最后使得物体与小车具有相同
7、的速度,这时物体相对于小车为静止而不会跌下.在这一过程中,以物体和小球为一系统,水平方向动量守恒,有而m相对于M的位移为l,如图2.28所示,则一对摩擦力的功为联立以上两式即可解得车顶的最小长度为机械能机械能质点系动能定理质点系动能定理 非保守非保守力的功力的功二二 质点系的功能原理质点系的功能原理 质点系的功能原理质点系的功能原理 质点系机械能的增量等于质点系机械能的增量等于外力和非保守内力作功之和外力和非保守内力作功之和.例例2.12一轻弹簧一端系于固定斜面的上端,另一端连着质一轻弹簧一端系于固定斜面的上端,另一端连着质量为量为m的物块,物块与斜面的摩擦系数为的物块,物块与斜面的摩擦系数为
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