第二章机械能守恒定律-物理学第三版-刘克哲.ppt
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1、第第二二章章 机械能守恒定律机械能守恒定律2021/9/231第二章第二章 机械能守恒定律机械能守恒定律2-1 功和功率功和功率2-2 动能和动能定理动能和动能定理2-3 势势 能能2-4 机械能守恒定律机械能守恒定律2021/9/232三个定律三个定律牛顿第一定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第三定律牛顿第三定律三个定理三个定理动量动量定理定理角动量定理角动量定理动能动能定理定理三个守恒定律三个守恒定律动量守恒定律动量守恒定律角动量角动量守恒定律守恒定律机械能机械能守恒定律守恒定律守恒量:对于物体系统内发生的各种过程,如果某守恒量:对于物体系统内发生的各种过程,如果某物理量始终保持
2、不变,则称其为守恒量。物理量始终保持不变,则称其为守恒量。2021/9/233力的瞬时效应:牛顿第一、第二、第三定律与力的累积效应(空间累积、时间累积)相关的三个定理:动量定理、动能定理、角动量定理特殊情况下就有:动量守恒定律、机械能守恒定律、角动量守恒定律守恒量:对于物体系统内发生的各种过程,如果某物理量始终保持不变,则称其为守恒量。表面上看,能量、动量和角动量三个定律仅是牛顿第二定律的数学变形,但是实际上它们是更为基本的物理量,它们的守恒定律具有更广泛、更深刻的意义。2021/9/234空间累积空间累积效应效应时间累时间累积效应积效应瞬时效应瞬时效应2021/9/235一、功一、功2-1
3、功和功率功和功率1.1.恒力的功恒力的功恒力沿直线做的功:恒力沿直线做的功:MM 力对质点所作的功为力在质点位移方向的分量与力对质点所作的功为力在质点位移方向的分量与位移大小的乘积位移大小的乘积.(功是标量,过程量)功是标量,过程量)(点乘积,标量积点乘积,标量积)功的其它单位:功的其它单位:1eV=1.610-19J2021/9/2362021/9/2372.2.变力的功变力的功(变力沿曲线做的功)(变力沿曲线做的功)解析式:解析式:线积分线积分2021/9/2383.3.合力的功合力的功 1 1、功是力的作用对空间的积累,是过程量,与路径有关。、功是力的作用对空间的积累,是过程量,与路径有
4、关。2 2、功是标量,但有正负。、功是标量,但有正负。注意注意2021/9/239二、功率二、功率(作功的快慢,即功对时间的变化率,用(作功的快慢,即功对时间的变化率,用P表示)表示)这是功率的另一种形式这是功率的另一种形式瞬时功率瞬时功率若若A 为给定时间为给定时间 t 内所做的功,则在此时间内的内所做的功,则在此时间内的平均功率平均功率单位:单位:W或或Js-12021/9/23102021/9/23112-2 动能和动能定理动能和动能定理 1、质点的动能定理、质点的动能定理2021/9/23122021/9/2313质点系2021/9/2314 1、动能是状态量,任一运动状态对应一、动能
5、是状态量,任一运动状态对应一 定的动定的动能。能。2、功是过程量,它与能量的改变有联系。、功是过程量,它与能量的改变有联系。3、EK为动能的增量,增量可正可负,视功的正为动能的增量,增量可正可负,视功的正负而变。负而变。4、动能是质点因运动而具有的做功本领。、动能是质点因运动而具有的做功本领。说明:说明:内力能改变系统的总动能,内力能改变系统的总动能,但不能改变系统的总动量。但不能改变系统的总动量。注意注意2021/9/2315功能例一2021/9/2316功能例二2021/9/23172-3 势势 能能一、引力势能和重力势能一、引力势能和重力势能(potential energy)由物体间的
6、万有引力和相对位置所决定的势能,由物体间的万有引力和相对位置所决定的势能,称为称为万有引力势能万有引力势能,简称,简称引力势能引力势能。重力势能重力势能是处是处于地球附近的物体与地球之间万有引力作用结果的于地球附近的物体与地球之间万有引力作用结果的一种简单而重要的特例。一种简单而重要的特例。势能:由物体间的相互作用和相对位置决定的能量势能:由物体间的相互作用和相对位置决定的能量2021/9/2318引力的功2021/9/2319续引力功2021/9/2320若选择无限远处引力势能为零,引力势能表达式为物体在点P 和点Q 的引力势能分别为所以所以此式表示,万有引力所作的功等于系统引力势能增量的负
7、值,即引力势能的降低。在地球表面附近时,近似有在地球表面附近时,近似有rP rQ=R2,2021/9/2321式中式中hP=rP R,hQ =rQ R,分别为点分别为点P 和点和点Q 距地距地面的高度。面的高度。若选择若选择 h=0 处的重力势能为零处的重力势能为零,则重力势能表达式则重力势能表达式于是有于是有此式表明,此式表明,重力所作的功等于系统重力势能增量的重力所作的功等于系统重力势能增量的负值负值,即,即重力势的降低重力势的降低。由以上讨论知:由以上讨论知:万有引力重力所作的功,决定于质万有引力重力所作的功,决定于质点的始、末位置,而与质点运动的路径无关点的始、末位置,而与质点运动的路
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