(優(yōu)質(zhì))大學(xué)物理功與能課件

（優(yōu)質(zhì)）大學(xué)物理功與能PPT課件（優(yōu)質(zhì)）大學(xué)物理功與能PPT課件一、功:1.恒力作用直線運(yùn)動-----描述力對空間累積效果的物理量。2.一般運(yùn)動（變力作用曲線運(yùn)動）元功<900A>0正功=900A=0不做功>900A<0負(fù)功§4.1動能和動能定理若為恒力，質(zhì)點(diǎn)由ab沿直線運(yùn)動-------中學(xué)公式一、功:1.恒力作用直線運(yùn)動-----描述力對空間累積合力的功等于各分力功的代數(shù)和3.合外力的功直角坐標(biāo)系下合力的功等于各分力功的代數(shù)和3.合外力的功直角坐標(biāo)系下例1.

已知：求：A解：例2

作用在質(zhì)點(diǎn)上的力為在下列情況下求質(zhì)點(diǎn)從a點(diǎn)處運(yùn)動到b點(diǎn)處該力作的功：（2）運(yùn)動軌道為拋物線（1）軌道為直線XYOab例1.已知：求：A解：例2作用在質(zhì)點(diǎn)上的力為在下XYOab做功與路經(jīng)有關(guān)！解XYOab做功與路經(jīng)有關(guān)！解★★注意：(1)功---標(biāo)量，可加(2)功與力和位移有關(guān)。(3)功是過程量(因?yàn)槲灰剖沁^程量)。說某時刻的功無意義。(4)功與參考系有關(guān)(因?yàn)槲灰婆c參考系有關(guān))。(5)功的單位為焦耳（J），與能量單位相同。(6)功總是某個具體的力或合力的功?！铩镒⒁猓?2)功與力和位移有關(guān)。(3)功是過程量(因二、功率-------描述做功快慢的物理量定義：力在單位時間內(nèi)所作的功。平均功率：瞬時功率單位：瓦（W)。1W=1J/S=1kg·m2/s3（watt）二、功率-------描述做功快慢的物理量定義：力在單位三、動能:1.定義:動能是物體狀態(tài)的單值函數(shù)，反映物體做功的本領(lǐng)。2.動能的性質(zhì):瞬時性；相對性鉛直下落的冰雹,質(zhì)量為m,某時刻的速率為v,試問從地面上以速率v水平運(yùn)動的車上觀察,該冰雹的動能是多少？問題：vv（答案:mv2）三、動能:1.定義:動能是物體狀態(tài)的單值函數(shù)，反映物體做功注意（1）功是動能變化的量度。（2）功是過程量，動能是狀態(tài)量。（3）功與動能是對同一慣性參考系的。合外力對質(zhì)點(diǎn)所做的功等于質(zhì)點(diǎn)動能的增量ab四、動能定理1.質(zhì)點(diǎn)動能定理-------質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的動能定理注意（1）功是動能變化的量度。（2）功是過程量，動能是狀態(tài)量例1

一根質(zhì)量為m長為

L的勻質(zhì)鏈條,放在摩擦系數(shù)為μ的水平桌面上,其一端下垂,長度為a,如圖所示,設(shè)鏈條由靜止開始運(yùn)動,求:⑴鏈條離開桌面過程中摩擦力所做的功;⑵鏈條剛剛離開桌面時的速率。（2）確定研究對象：（3）分析所受的力；重力和摩擦力（1）選擇地球慣性系建立坐標(biāo)系；鏈條解：ox摩擦力:設(shè)經(jīng)時間t秒，鏈條下落x（4）鏈條離開桌面過程中摩擦力所做的功aL-aL-xxm’gf例1一根質(zhì)量為m長為L的勻質(zhì)鏈條,放在摩擦系數(shù)為μ的水（5）下落過程重力做的功：（6）應(yīng)用動能定理列方程解方程鏈條剛剛離開桌面時的速率：oxaL-aL-xxm’gf（5）下落過程重力做的功：（6）應(yīng)用動能定理列方程解方程鏈條例2:

光滑水平面上，有一半圓形屏障，質(zhì)量m的滑塊，以初速度v0沿切線方向進(jìn)入屏障，二者之間的摩擦系數(shù)μ，試求滑塊從進(jìn)入屏障運(yùn)動到從另一端滑出時摩擦力的功。解：（1）確定研究對象：（3）受力分析如圖(2)選擇地球慣性系建立自然坐標(biāo)系；滑塊（4）運(yùn)用牛頓定律求滑塊速度(5)由動能定理得:例2:光滑水平面上，有一半圓形屏障，質(zhì)量m的滑塊，以初一、討論幾個特殊力做功1.

重力的功§4.2保守力做功與勢能一、討論幾個特殊力做功1.重力的功§4.2保守力做對

的萬有引力為由點(diǎn)移動到點(diǎn)時作功為2.引力的功對的萬有引力為由點(diǎn)移動到點(diǎn)時3.

彈力的功彈簧離開平衡位置時彈力作負(fù)功；彈簧回復(fù)平衡位置時彈力作正功。3.彈力的功彈簧離開平衡位置時彈力作負(fù)功；保守力：某些力對質(zhì)點(diǎn)做功的大小只與質(zhì)點(diǎn)的始末位置有關(guān)，而與路徑無關(guān)。這種力稱為保守力。典型的保守力：重力、萬有引力、彈性力典型的非保守力：摩擦力2.非保守力：凡做功與路徑有關(guān)的力。3.保守力的環(huán)流abcd

保守力的環(huán)流為零。凡是做功與路徑無關(guān)的力，或環(huán)流為零的力稱為保守力。保守力：某些力對質(zhì)點(diǎn)做功的大小只與質(zhì)點(diǎn)的始末位置有關(guān)，而與路1.保守力作用下的物體處于一定位置所具有的能量（或與相互作用的物體相對位置有關(guān)的能量)。用Ep

表示。二、勢能彈性勢能引力勢能重力勢能彈力功引力功重力功1.保守力作用下的物體處于一定位置所具有的能量（或

勢能具有相對性，勢能大小與勢能零點(diǎn)的選取有關(guān).

勢能是狀態(tài)函數(shù)

勢能是屬于系統(tǒng)的.注意：重力勢能常以地面為零勢能點(diǎn)。引力勢能常以無窮遠(yuǎn)為零勢能點(diǎn)。

彈性勢能常以彈簧原長為零勢能點(diǎn)。

保守力做功與勢能的關(guān)系

以保守力相互作用的物體系統(tǒng)，相對位置變動時，保守力所做的功等于系統(tǒng)勢能的增量的負(fù)值。勢能具有相對性，勢能大小與勢能零點(diǎn)的選取有關(guān).勢能令

勢能計(jì)算

保守力作正功，勢能減??；保守力作負(fù)功勢能增加。即：例1求質(zhì)量為m

1

，在m2

的有萬有引力作用下，二者之間的距離由x增加到x+d

所需做的功。解：令勢能計(jì)算保守力作正功，勢能減??；保守力作負(fù)功勢能增一、質(zhì)點(diǎn)系的動能定理質(zhì)點(diǎn)系：m1m2內(nèi)力：外力：§4.3功能原理機(jī)械能守恒定律兩式相加得：一、質(zhì)點(diǎn)系的動能定理質(zhì)點(diǎn)系：m1m2內(nèi)力：外力：§4.即：外力的功之和＋內(nèi)力的功之和＝系統(tǒng)末動能－系統(tǒng)初動能所有外力對質(zhì)點(diǎn)系做的功和內(nèi)力對質(zhì)點(diǎn)系做的功之和等于質(zhì)點(diǎn)系總動能的增量。注意：內(nèi)力能改變系統(tǒng)的總動能，但不能改變系統(tǒng)的總動量。質(zhì)點(diǎn)系動能定理：即：外力的功之和＋內(nèi)力的功之和所有外力對質(zhì)點(diǎn)系做的功和內(nèi)力對由質(zhì)點(diǎn)系的動能定理：A外+A內(nèi)=EkB-EkA∵

A內(nèi)=A保內(nèi)＋A非保內(nèi)∴

A外+A保內(nèi)＋A非保內(nèi)=EkB-EkA又∵

A保內(nèi)＝EPA－EPB∴

A外＋A非保內(nèi)＝(EkB+EPB)-(EkA+EPA)定義

E＝Ek+EP---------機(jī)械能即A外＋A非保內(nèi)＝EB-EA質(zhì)點(diǎn)系在運(yùn)動過程中，它所受外力的功與系統(tǒng)內(nèi)非保守力的功的總和等于其機(jī)械能的增量。稱為功能原理。二、質(zhì)點(diǎn)系的功能原理由質(zhì)點(diǎn)系的動能定理：A外+A內(nèi)=EkB-EkA質(zhì)點(diǎn)系在運(yùn)注意：（1）與動能定理形式不同，無本質(zhì)的區(qū)別。在動能定理中，功包括外力功和所有內(nèi)力功。在功能原理中的功，包括外力功和非保守內(nèi)力功。（2）不要重復(fù)計(jì)算保守力的功（3）適用于剛體。功能原理注意：功能原理三、機(jī)械能守恒定律A外＝0A非保內(nèi)＝0則：

EB

＝EA＝常量如果

只有保守內(nèi)力做功的情況下，質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能保持不變---------機(jī)械能守恒定律四、能量守恒與轉(zhuǎn)換定律A外＋A非保內(nèi)＝EB-EA上式也可寫成

即在滿足機(jī)械能守恒條件下的運(yùn)動過程中，動能的增加等于勢能的減少。即動能與勢能等量地相互轉(zhuǎn)換著。

一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷任何變化時，該系統(tǒng)的所有能量的總和是不變的，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從系統(tǒng)內(nèi)的一個物體傳遞給另一個物體。三、機(jī)械能守恒定律A外＝0A非保內(nèi)＝0則：例2：如圖輕質(zhì)彈簧一端懸于半徑為R的豎直圓環(huán)的P點(diǎn),另一端系一珠子(質(zhì)量為m)，珠子穿在圓環(huán)上并能沿光滑圓環(huán)運(yùn)動。開始珠子靜止于A點(diǎn),PA=R為彈簧自然長度,當(dāng)珠子沿圓環(huán)運(yùn)動到底端B點(diǎn)時,對圓環(huán)的壓力為零,試求彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)k。PoBA（1）以地球+圓環(huán)+珠子為研究對象（2）分析系統(tǒng)所受的力及力所做的功；所以系統(tǒng)機(jī)械能守恒選擇零勢能點(diǎn)；（3）計(jì)算始末態(tài)的機(jī)械能彈力、重力零勢能：A點(diǎn)保守力：重力、彈力非保守力：支持力其功為零。解：CA點(diǎn)機(jī)械能：例2：如圖輕質(zhì)彈簧一端懸于半徑為R的豎直圓環(huán)的P點(diǎn),另一端系PoBAC60oBAPoeB點(diǎn)機(jī)械能：（4）列方程求解A，B兩點(diǎn)機(jī)械能守恒：在B點(diǎn)，N=0，由牛頓第二定律：解方程得：PoBAC60oBAPoeB點(diǎn)機(jī)械能：（4）列方程求解A，B五、運(yùn)用功能原理解題步驟（1）確定研究對象——“系統(tǒng)”（保守力的施力體劃在系統(tǒng)內(nèi)）（2）分析系統(tǒng)所受的力及力所做的功；（3）選擇慣性系建坐標(biāo)；（4）選擇零勢能點(diǎn)；（5）計(jì)算始末態(tài)的機(jī)械能及各力所做的功（6）應(yīng)用功能原理列方程解方程。

五、運(yùn)用功能原理解題步驟（1）確定研究對象——“系統(tǒng)”（保守例3：一質(zhì)量m的衛(wèi)星繞質(zhì)量M的地球作橢圓運(yùn)動，近地點(diǎn)A、遠(yuǎn)地點(diǎn)B分別距地心

rA、rB

遠(yuǎn)，萬有引力常數(shù)為G。則衛(wèi)星在A、B兩點(diǎn)的動能之差EkB

EkA=_______ABrA

rB

地球解：系統(tǒng)機(jī)械能守恒另一解法：?例3：一質(zhì)量m的衛(wèi)星繞質(zhì)量M的地球作橢圓運(yùn)動，近地點(diǎn)A、遠(yuǎn)地[例4]如圖所示，質(zhì)量為m的珠子，穿在半徑為R的固定不動的鉛直圓環(huán)上，并可沿圓環(huán)作無摩擦的滑動。珠子又與倔強(qiáng)系數(shù)為k的輕彈簧連結(jié)，而彈簧的另一端固定于環(huán)底點(diǎn)C。開始時，珠子靜止于環(huán)頂A處，此時彈簧無形變。當(dāng)珠子滑到點(diǎn)B（B與O在同一水平線上）時，珠子的速度為多大？圓環(huán)作用于珠子上的正壓力為多大？

解：以彈簧、珠子和地球?yàn)橄到y(tǒng)，珠子受力如圖所示,系統(tǒng)機(jī)械能守恒。取A點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律得：所以：[例4]如圖所示，質(zhì)量為m的珠子，穿在半徑為R（優(yōu)質(zhì)）大學(xué)物理功與能PPT課件（優(yōu)質(zhì)）大學(xué)物理功與能PPT課件一、功:1.恒力作用直線運(yùn)動-----描述力對空間累積效果的物理量。2.一般運(yùn)動（變力作用曲線運(yùn)動）元功<900A>0正功=900A=0不做功>900A<0負(fù)功§4.1動能和動能定理若為恒力，質(zhì)點(diǎn)由ab沿直線運(yùn)動-------中學(xué)公式一、功:1.恒力作用直線運(yùn)動-----描述力對空間累積合力的功等于各分力功的代數(shù)和3.合外力的功直角坐標(biāo)系下合力的功等于各分力功的代數(shù)和3.合外力的功直角坐標(biāo)系下例1.

已知：求：A解：例2

作用在質(zhì)點(diǎn)上的力為在下列情況下求質(zhì)點(diǎn)從a點(diǎn)處運(yùn)動到b點(diǎn)處該力作的功：（2）運(yùn)動軌道為拋物線（1）軌道為直線XYOab例1.已知：求：A解：例2作用在質(zhì)點(diǎn)上的力為在下XYOab做功與路經(jīng)有關(guān)！解XYOab做功與路經(jīng)有關(guān)！解★★注意：(1)功---標(biāo)量，可加(2)功與力和位移有關(guān)。(3)功是過程量(因?yàn)槲灰剖沁^程量)。說某時刻的功無意義。(4)功與參考系有關(guān)(因?yàn)槲灰婆c參考系有關(guān))。(5)功的單位為焦耳（J），與能量單位相同。(6)功總是某個具體的力或合力的功?！铩镒⒁猓?2)功與力和位移有關(guān)。(3)功是過程量(因二、功率-------描述做功快慢的物理量定義：力在單位時間內(nèi)所作的功。平均功率：瞬時功率單位：瓦（W)。1W=1J/S=1kg·m2/s3（watt）二、功率-------描述做功快慢的物理量定義：力在單位三、動能:1.定義:動能是物體狀態(tài)的單值函數(shù)，反映物體做功的本領(lǐng)。2.動能的性質(zhì):瞬時性；相對性鉛直下落的冰雹,質(zhì)量為m,某時刻的速率為v,試問從地面上以速率v水平運(yùn)動的車上觀察,該冰雹的動能是多少？問題：vv（答案:mv2）三、動能:1.定義:動能是物體狀態(tài)的單值函數(shù)，反映物體做功注意（1）功是動能變化的量度。（2）功是過程量，動能是狀態(tài)量。（3）功與動能是對同一慣性參考系的。合外力對質(zhì)點(diǎn)所做的功等于質(zhì)點(diǎn)動能的增量ab四、動能定理1.質(zhì)點(diǎn)動能定理-------質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的動能定理注意（1）功是動能變化的量度。（2）功是過程量，動能是狀態(tài)量例1

一根質(zhì)量為m長為

L的勻質(zhì)鏈條,放在摩擦系數(shù)為μ的水平桌面上,其一端下垂,長度為a,如圖所示,設(shè)鏈條由靜止開始運(yùn)動,求:⑴鏈條離開桌面過程中摩擦力所做的功;⑵鏈條剛剛離開桌面時的速率。（2）確定研究對象：（3）分析所受的力；重力和摩擦力（1）選擇地球慣性系建立坐標(biāo)系；鏈條解：ox摩擦力:設(shè)經(jīng)時間t秒，鏈條下落x（4）鏈條離開桌面過程中摩擦力所做的功aL-aL-xxm’gf例1一根質(zhì)量為m長為L的勻質(zhì)鏈條,放在摩擦系數(shù)為μ的水（5）下落過程重力做的功：（6）應(yīng)用動能定理列方程解方程鏈條剛剛離開桌面時的速率：oxaL-aL-xxm’gf（5）下落過程重力做的功：（6）應(yīng)用動能定理列方程解方程鏈條例2:

光滑水平面上，有一半圓形屏障，質(zhì)量m的滑塊，以初速度v0沿切線方向進(jìn)入屏障，二者之間的摩擦系數(shù)μ，試求滑塊從進(jìn)入屏障運(yùn)動到從另一端滑出時摩擦力的功。解：（1）確定研究對象：（3）受力分析如圖(2)選擇地球慣性系建立自然坐標(biāo)系；滑塊（4）運(yùn)用牛頓定律求滑塊速度(5)由動能定理得:例2:光滑水平面上，有一半圓形屏障，質(zhì)量m的滑塊，以初一、討論幾個特殊力做功1.

重力的功§4.2保守力做功與勢能一、討論幾個特殊力做功1.重力的功§4.2保守力做對

的萬有引力為由點(diǎn)移動到點(diǎn)時作功為2.引力的功對的萬有引力為由點(diǎn)移動到點(diǎn)時3.

彈力的功彈簧離開平衡位置時彈力作負(fù)功；彈簧回復(fù)平衡位置時彈力作正功。3.彈力的功彈簧離開平衡位置時彈力作負(fù)功；保守力：某些力對質(zhì)點(diǎn)做功的大小只與質(zhì)點(diǎn)的始末位置有關(guān)，而與路徑無關(guān)。這種力稱為保守力。典型的保守力：重力、萬有引力、彈性力典型的非保守力：摩擦力2.非保守力：凡做功與路徑有關(guān)的力。3.保守力的環(huán)流abcd

保守力的環(huán)流為零。凡是做功與路徑無關(guān)的力，或環(huán)流為零的力稱為保守力。保守力：某些力對質(zhì)點(diǎn)做功的大小只與質(zhì)點(diǎn)的始末位置有關(guān)，而與路1.保守力作用下的物體處于一定位置所具有的能量（或與相互作用的物體相對位置有關(guān)的能量)。用Ep

表示。二、勢能彈性勢能引力勢能重力勢能彈力功引力功重力功1.保守力作用下的物體處于一定位置所具有的能量（或

勢能具有相對性，勢能大小與勢能零點(diǎn)的選取有關(guān).

勢能是狀態(tài)函數(shù)

勢能是屬于系統(tǒng)的.注意：重力勢能常以地面為零勢能點(diǎn)。引力勢能常以無窮遠(yuǎn)為零勢能點(diǎn)。

彈性勢能常以彈簧原長為零勢能點(diǎn)。

保守力做功與勢能的關(guān)系

以保守力相互作用的物體系統(tǒng)，相對位置變動時，保守力所做的功等于系統(tǒng)勢能的增量的負(fù)值。勢能具有相對性，勢能大小與勢能零點(diǎn)的選取有關(guān).勢能令

勢能計(jì)算

保守力作正功，勢能減??；保守力作負(fù)功勢能增加。即：例1求質(zhì)量為m

1

，在m2

的有萬有引力作用下，二者之間的距離由x增加到x+d

所需做的功。解：令勢能計(jì)算保守力作正功，勢能減?。槐Ｊ亓ψ髫?fù)功勢能增一、質(zhì)點(diǎn)系的動能定理質(zhì)點(diǎn)系：m1m2內(nèi)力：外力：§4.3功能原理機(jī)械能守恒定律兩式相加得：一、質(zhì)點(diǎn)系的動能定理質(zhì)點(diǎn)系：m1m2內(nèi)力：外力：§4.即：外力的功之和＋內(nèi)力的功之和＝系統(tǒng)末動能－系統(tǒng)初動能所有外力對質(zhì)點(diǎn)系做的功和內(nèi)力對質(zhì)點(diǎn)系做的功之和等于質(zhì)點(diǎn)系總動能的增量。注意：內(nèi)力能改變系統(tǒng)的總動能，但不能改變系統(tǒng)的總動量。質(zhì)點(diǎn)系動能定理：即：外力的功之和＋內(nèi)力的功之和所有外力對質(zhì)點(diǎn)系做的功和內(nèi)力對由質(zhì)點(diǎn)系的動能定理：A外+A內(nèi)=EkB-EkA∵

A內(nèi)=A保內(nèi)＋A非保內(nèi)∴

A外+A保內(nèi)＋A非保內(nèi)=EkB-EkA又∵

A保內(nèi)＝EPA－EPB∴

A外＋A非保內(nèi)＝(EkB+EPB)-(EkA+EPA)定義

E＝Ek+EP---------機(jī)械能即A外＋A非保內(nèi)＝EB-EA質(zhì)點(diǎn)系在運(yùn)動過程中，它所受外力的功與系統(tǒng)內(nèi)非保守力的功的總和等于其機(jī)械能的增量。稱為功能原理。二、質(zhì)點(diǎn)系的功能原理由質(zhì)點(diǎn)系的動能定理：A外+A內(nèi)=EkB-EkA質(zhì)點(diǎn)系在運(yùn)注意：（1）與動能定理形式不同，無本質(zhì)的區(qū)別。在動能定理中，功包括外力功和所有內(nèi)力功。在功能原理中的功，包括外力功和非保守內(nèi)力功。（2）不要重復(fù)計(jì)算保守力的功（3）適用于剛體。功能原理注意：功能原理三、機(jī)械能守恒定律A外＝0A非保內(nèi)＝0則：

EB

＝EA＝常量如果

只有保守內(nèi)力做功的情況下，質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能保持不變---------機(jī)械能守恒定律四、能量守恒與轉(zhuǎn)換定律A外＋A非保內(nèi)＝EB-EA上式也可寫成

即在滿足機(jī)械能守恒條件下的運(yùn)動過程中，動能的增加等于勢能的減少。即動能與勢能等量地相互轉(zhuǎn)換著。

一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷任何變化時，該系統(tǒng)的所有能量的總和是不變的，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從系統(tǒng)內(nèi)的一個物體傳遞給另一個物體。三、機(jī)械能守恒定律A外＝0A非保內(nèi)＝0則：例2：如圖輕質(zhì)彈簧一端懸于半徑為R的豎直圓環(huán)的P點(diǎn),另一端系一珠子(質(zhì)量為m)，珠子穿在圓環(huán)上并能沿光滑圓環(huán)運(yùn)動。開始珠子靜止于A點(diǎn),PA=R為彈簧自然長度,當(dāng)珠子沿圓環(huán)運(yùn)動到底端B點(diǎn)時,對圓環(huán)的壓力為零,試求彈簧