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

功能原理和機(jī)械能守恒定律

一.質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理注求和對(duì)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)功能原理和機(jī)械能守恒定律質(zhì)點(diǎn)系（n個(gè)質(zhì)點(diǎn)）

…………有可能改變系統(tǒng)能量a.一對(duì)內(nèi)力沖量和≡０不改變系統(tǒng)動(dòng)量功之和≡０結(jié)論：作用力與反作用力作功之和與參考系的選取無關(guān),不論在慣性系中還是在非慣性系中都如此。o2o1m1m2b.一對(duì)內(nèi)力的功之和=其中一個(gè)內(nèi)力與相對(duì)位移變化量的點(diǎn)積d

t

[例]

如圖示，物塊m沿斜劈m’下滑，m’沿光滑水平面移動(dòng)，討論m與m’

之間兩對(duì)內(nèi)力功的情況。mm’解：一對(duì)彈力：一對(duì)摩擦力：<0>0<0<0<0討論：

上述兩種內(nèi)力各起什么作用？

[例]

如圖平板m’放置在光滑的水平面上,物塊m以初速v0水平滑上平板，m與m’

間摩擦因數(shù)為

，如m在平板上運(yùn)動(dòng)距離為L，平板在地面運(yùn)動(dòng)距離為S時(shí)，m與m’的共同速率為v，討論質(zhì)點(diǎn)系（m＋m’）所滿足的動(dòng)量和能量規(guī)律。mm’v0解：動(dòng)量守恒動(dòng)能定理(1)(2)對(duì)m’(3)(4)對(duì)(m＋m’)對(duì)ma.

式(2)+式(3)→式(4)質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理b.

對(duì)式(4)

c.

一對(duì)非保守內(nèi)力功之和不為零，可使系統(tǒng)動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。討論：一?duì)內(nèi)力功之和式中L為m

對(duì)m’

相對(duì)位移

二.質(zhì)點(diǎn)系的功能原理由改寫比較質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能變化——所有內(nèi)力的功機(jī)械能變化——所有外力和非保守內(nèi)力的功三.機(jī)械能守恒定律如(含)則或兩種表述————機(jī)械能為不變量

————系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)勢能間轉(zhuǎn)換，由保守內(nèi)力作功完成分析：a.

比較三種方法簡便程度Ⅱ法質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理

Ⅲ法機(jī)械能守恒變換積分元Ⅰ法動(dòng)力學(xué)方法(變力作用下運(yùn)動(dòng))b.

如鏈條與接觸面有摩擦，情況如何？討論：b[例]

柔軟鏈條(,

l)放置在如圖光滑面上.初始靜止,鏈條在斜面上長度為b(b<l),求鏈條全部進(jìn)入斜面時(shí)的速度。小結(jié)：應(yīng)用守恒定律解題時(shí)的思路與用牛頓定律解題不同（1）無需具體分析系統(tǒng)中間過程的受力細(xì)節(jié)。（2）守恒定律形式中只涉及到系統(tǒng)的始末狀態(tài)物理量。（3）解題步驟大致是：選系統(tǒng)，明過程，審條件，列守恒，解方程.本題可分為三個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，每一過程運(yùn)用相應(yīng)的規(guī)律。

[例]

一輕質(zhì)彈簧掛一質(zhì)量為的圓盤時(shí)，伸長，一個(gè)質(zhì)量為的油質(zhì)球從離盤高處由靜止下落到盤上，然后與盤一起向下運(yùn)動(dòng)，求向下運(yùn)動(dòng)的最大距離。明確各個(gè)過程：與共同向下運(yùn)動(dòng)自由下落與碰撞分析：，(系統(tǒng)動(dòng)量守恒?)(機(jī)械能守恒)選重力勢能零點(diǎn)：最底點(diǎn)(B)選彈性勢能零點(diǎn)：彈簧自然長度處(A)解得（選泥球、圓盤、彈簧和地球?yàn)橄到y(tǒng))運(yùn)動(dòng)過程系統(tǒng)機(jī)械能守恒？

一質(zhì)量為m的物體,位于質(zhì)量可以忽略的直立彈簧正上方高度為處,該物體從靜止開始落向彈簧，若彈簧的勁度系數(shù)為k，不考慮空氣阻力，問：物體可能獲得的最大動(dòng)能是多少？思考題

2.

勢能曲線