2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：功能原理、機(jī)械能守恒定律

功能原理、機(jī)械能守恒定律功能原理、機(jī)械能守恒定律：根據(jù)質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理：定義：系統(tǒng)的總動(dòng)能和總勢(shì)能之和稱為系統(tǒng)的機(jī)械能。質(zhì)點(diǎn)系的功能原理：外力和非保守內(nèi)力對(duì)質(zhì)點(diǎn)系所做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增量。當(dāng)W外=0、W非保內(nèi)=0時(shí)：機(jī)械能守恒定律：當(dāng)外力和非保守內(nèi)力做功的代數(shù)和為零時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變。機(jī)械能守恒定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的表現(xiàn)形式。習(xí)題3-18質(zhì)量分別為m1和

m2的兩塊木板用質(zhì)量可忽略的彈簧相連并置于地上。求對(duì)上面的木板必須施以多大的正壓力，才能使該力撤去后上面的木板跳至最高點(diǎn)時(shí)，下面的木板剛好能被提離地面。Fm1m2x1x2Nox取彈簧自然伸長(zhǎng)時(shí)m1的位置為彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能的零點(diǎn)。上板受壓時(shí)：上板跳至最高點(diǎn)時(shí)，N=0：由機(jī)械能守恒：將(1)、(2)、兩式代入(3)式并化簡(jiǎn)得：解上式得：討論：由最后結(jié)果看，若交換m1、

m2

，結(jié)果不變。兩個(gè)或多個(gè)物體在一極短的時(shí)間內(nèi)以相當(dāng)大的作用力（沖擊力）相互作用的過程稱為碰撞。碰撞時(shí)，除沖擊力外，其它相對(duì)較弱的力可忽略不計(jì)。所以，以相互碰撞的物體為系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒。設(shè)兩球作對(duì)心碰撞（正碰撞）—

碰撞前后兩球速度在同一直線上。動(dòng)量守恒：牛頓碰撞定律：稱為分離速度稱為接近速度稱為恢復(fù)系數(shù)，由材料決定，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)出。1、非完全彈性碰撞：0<e<1碰撞后，小球產(chǎn)生的形變部分恢復(fù)，系統(tǒng)的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)化為熱能等其它形式的能量。由(1)、(2)式：碰撞后動(dòng)能的損失為：2、完全彈性碰撞：碰撞后，小球產(chǎn)生的形變完全恢復(fù)，系統(tǒng)除動(dòng)量守恒外，機(jī)械能（動(dòng)能）也守恒。由(1)、(6)式或直接由(3)、(4)

、(5)式得：引力的功、引力勢(shì)能：MmABpθdr質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)的萬有引力作用下沿曲線運(yùn)動(dòng)。m所受的引力為：引力勢(shì)能的零點(diǎn)通常取在無窮遠(yuǎn)處。而空間某點(diǎn)處的引力勢(shì)能定義為：將質(zhì)點(diǎn)從該點(diǎn)移至無窮遠(yuǎn)處（勢(shì)能零點(diǎn)）時(shí)，萬有引力所做的功。結(jié)論：引力做功與路徑無關(guān)，只和質(zhì)點(diǎn)的始、末位置有關(guān)。令，則A點(diǎn)的引力勢(shì)能為：

引力對(duì)質(zhì)點(diǎn)所做的功等于質(zhì)點(diǎn)引力勢(shì)能增量的負(fù)值。地球表面的物體所受的重力即為萬有引力，在地面上不太高的h處，引力勢(shì)能為：其中：即為地球表面附近的重力加速度。保守力和勢(shì)能：“任意兩點(diǎn)間做功與路徑無關(guān)”與“沿任意閉合路徑做功為零”這兩種說法是等效的。ABxyoL1L2滿足上式的作用力稱為保守力，即：保守力做功與路徑無關(guān)，說明在保守力場(chǎng)中存在一個(gè)僅由空間位置決定的物理量，該物理量即為勢(shì)能。由前面討論知：保守力做功等于勢(shì)能增量的負(fù)值。不能滿足的力稱為非保守力（如摩擦力等）。對(duì)非保守力場(chǎng)，不能引入“勢(shì)能”的概念?？臻g兩點(diǎn)間的勢(shì)能差具有確定的值，但空間某一點(diǎn)的勢(shì)能值是相對(duì)的。只有當(dāng)勢(shì)能零點(diǎn)選定以后，空間各點(diǎn)的勢(shì)能才有確定的值。

保守力是物體間的相互作用，所以勢(shì)能屬于相互作用的物體系