大学物理动能定理描述PPT课件

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.（功是标量，过程量）,(一)功,恒力的功,变力的功,直角坐标系,平面自然坐标系,关于功的说明,功是标量，力、位移是矢量,功的大小与参考系的选择有关,合力所作的功等于各分力沿同一路径所作功的代数和,例一个质点在恒力作用下的位移为，则这个力在该位移过程中所作的功为：,（A）,分析：,例1质量为2kg的物体由静止出发沿直线运动,作用在物体上的力为F=6t(N).试求在头2秒内,此力对物体做的功.,解:,例2一质量为m的小球竖直落入水中，刚接触水面时其速率为.设此球在水中所受的浮力与重力相等,水的阻力为,b为一常量.求阻力对球作的功与时间的函数关系.,解如图建立坐标轴,即,由动力学方程可得,(二)质点的动能定理,动能（状态函数）,(三)质点系的动能定理,质点系动能定理,对质点系，有,对第个质点，有,2.功是过程量，动能是状态量。功是物体能量变化的一种量度，动能是能量的一种形式,运用动能定理解决力学问题的步骤,确定研究对象,分析受力情况,计算力作的功,确定初末状态的动能,列方程求解,例2一质量为1.0kg的小球系在长为1.0m细绳下端,绳的上端固定在天花板上.起初把绳子放在与竖直线成角处,然后放手使小球沿圆弧下落.试求绳与竖直线成角时小球的速率.,解:,由动能定理,得,例3如图所示,一质量m为225kg的保险箱静止放置在光滑地面上，甲、乙两人用推力F1为24.0N和拉力F2为20.0N同时作用于此物体，使它沿直线移动了d=8.50m。设保险箱与地面的摩擦力可以忽略不计。求（1）两人对保险箱做的功为多少？（2）两人对保险箱做功后，它的速率为多大？,解（1）考虑到推力和拉力都是恒力，可得F1和F2分别做的功为,则两人做的总功为,（2）考虑到保险箱初始速率为零，由动能定理有,式中v即为两人对物体做功后物体的速率，即,2）重力作功,3）弹性力作功,保守力:力所作的功与路径无关，仅决定于相互作用质点的始末相对位置.,(二)保守力和非保守力,非保守力:力所作的功与路径有关.（例如摩擦力）,物体沿闭合路径运动一周时,保守力对它所作的功等于零.,(三)势能势能曲线,势能与物体间相互作用及相对位置有关的能量.,保守力的功,势能具有相对性，势能大小与势能零点的选取有关.,势能是状态函数,势能是属于系统的.,势能计算,若令,弹性势能曲线,重力势能曲线,引力势能曲线,势能曲线:由势能函数确定的势能随坐标变化的曲线.,例对功的概念有以下儿种说法:(1)保守力作正功时,系统内相应的势能增加.(2)质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零.(3)作用力和反作用力大小相等、方向相反,两者所作功的代数和必为零.,分析：,（3）错.(作用力和反作用力虽然大小相等、方向相反,但两者所作功的代数和不一定为零；而等于力与两者相对位移的乘积.),(A)(1)、(2)是正确的(B)(2)、(3)是正确的(C)只有(2)是正确的(D)只有(3)是正确的,（C）,（1）错.(保守力作正功时,系统相应的势能减少).,质点系内力作功之和可以不为零,例：子弹穿过木块，作用力与反作用力大小相等，方向相反，受力点在质心上,内力合功为,作用在木块上,作用在子弹上，,机械能,质点系动能定理,(一)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外力和非保守内力作功之和.,功能原理,(二)机械能守恒定律,机械能守恒定律只有保守内力作功的情况下，质点系的机械能保持不变.,例对机械能守恒和动量守恒的条件，正确的是：,(1)系统不受外力作用，则动量和机械能必定同时守恒.,(2)对一系统,若外力作功为零,而内力都是保守力,则其机械能守恒.,(3)对一系统,若外力作功为零,则动量和机械能必定同时守恒.,复习,(一)功,(二)质点的动能定理,(三)质点系的动能定理,(四)万有引力、重力、弹性力作功的特点,1）万有引力作功,2）重力作功,3）弹性力作功,保守力做功,(五)势能势能曲线,弹性势能,引力势能,重力势能,保守力的功,(六)质点系的功能原理,(二)机械能守恒定律,（A）动量守恒，机械能守恒.（B）动量不守恒，机械能守恒.（C）动量不守恒，机械能不守恒.（D）动量守恒，机械能不一定守恒.,例如图所示，一块质量m为2.0g的冰块从半径r为22.0cm的半球形花坛的边缘A无初速释放。设冰块与花坛之间无摩擦。问：（1）势能零点分别取在花坛底部B和冰块释放点A时，冰块在释放点A和花坛底端B的势能EpA和EpB各为多少？（2）冰块从释放点滑落到花坛底端的过程中，重力对冰块做多少功？两种势能零点选择下，冰块的势能改变Ep是多少？（3）冰块在花坛底端处的速度v是多大？,解（1）势能零点选在花坛底端时，EpA、EpB分别为,势能零点选在释放点时，EpA、EpB分别为,（2）重力为保守力，所以可得,两种势能零点选择下，从（1）的结果可得Ep同为,（3）由机械能守恒，选花坛底端为势能零点，有,例1一雪橇从高度为50m的山顶上点A沿冰道由静止下滑,山顶到山下的坡道长为500m.雪橇滑至山下点B后,又沿水平冰道继续滑行,滑行若干米后停止在C处.若摩擦因数为0.050.求此雪橇沿水平冰道滑行的路程.(点B附近可视为连续弯曲的滑道.忽略空气阻力.),解以雪橇、冰道和地球为一系统，由功能原理得,又,可得,由功能原理,代入已知数据有,例2有一轻弹簧,其一端系在铅直放置的圆环的顶点P,另一端系一质量为m的小球,小球穿过圆环并在圆环上运动(不计