高二物理竞赛功保守力的功势能课件.pptx

功保守力的功势能 第三章第三章 功和能功和能3.2 动能定理动能定理3.4 守恒定律的意义守恒定律的意义3.3 功能原理能量守恒定律功能原理能量守恒定律3.1 功保守力的功势能功保守力的功势能3.1 功功 保守力的功保守力的功 势能势能 rdFdW 一、功的定义一、功的定义ABrdF即功等于质点受的力和它的位移的标积，是一标量。即功等于质点受的力和它的位移的标积，是一标量。力在位移方向上的分量力在位移方向上的分量与该位移大小的乘积与该位移大小的乘积 cosrdFrdFdWr 功的正负由力和位移间的夹角决定功的正负由力和位移间的夹角决定 BAABrdFW力对空间的积累力对空间的积累 BABABAzzzyyyxxxdzFdyFdxF合力的功合力的功=各分力的各分力的功的代数和功的代数和从从A 到到B ，F 做功为做功为：质点受多个力质点受多个力 nABABABBAnBABANBABAABWWWrdFrdFrdFrdFFFrdFW 212121)(二、一对力的功二、一对力的功 系统内力总是成对出现系统内力总是成对出现2211rdfrdfdW 一对力所做的功，等于一对力所做的功，等于其中一个物体所受的力其中一个物体所受的力沿该物体相对另一物体沿该物体相对另一物体移动的路径所做的功。移动的路径所做的功。21ff m1m2ABO1r2r1F2F1rd2rd)(122rrdf 212rdf )(122rdrdf 在物体参考系（也是惯性系），物体没有移动在物体参考系（也是惯性系），物体没有移动? W 摩擦力是一对力，一对力所做的功与参考系的选择无关。摩擦力是一对力，一对力所做的功与参考系的选择无关。 例：摩擦力做功例：摩擦力做功sfW vfs 三、保守力的功三、保守力的功 万有引力做功与路径无关，只与始末位置有关万有引力做功与路径无关，只与始末位置有关rrmGmf221 以万有引力的功为例以万有引力的功为例m1m2ABOr rfrdrdrrmGmrdfdW 221 cos221rdrmGm r drdrrmGm221 drrmGmWBArrAB 221 BArrmGm1121 做功与路径无关，这种力称为做功与路径无关，这种力称为保守力保守力：如万有引力、：如万有引力、静电力、弹性力静电力、弹性力 保守力沿任意闭合路径所做的功为零。保守力沿任意闭合路径所做的功为零。ABL1L2四、势能四、势能 因为保守力做功与路径无关，只与始末两点的因为保守力做功与路径无关，只与始末两点的位置有关。因此在保守力场，可引入位置有关。因此在保守力场，可引入势能函数势能函数只与位置有关的函数。只与位置有关的函数。ABPPWBEAE )()(定义势能差定义势能差选势能零点，设选势能零点，设B点为势能零点：点为势能零点：0)( BEPAB定义势能定义势能势势能能零零点点 APWAE)(则：则：1、引力势能、引力势能 BArrmGm1121规定两质点相距无穷远时万有引力势能为零规定两质点相距无穷远时万有引力势能为零 令令, Br0)( BEPArmGm21 drrmGmWBArrAB 221)()(BEAEPP drrmGmAEArP 221)(RhmM质点在球外，可认为球质量全部集中在球心。质点在球外，可认为球质量全部集中在球心。质点在球内，可认为质点所在球面内的质量全部集中在质点在球内，可认为质点所在球面内的质量全部集中在球心，质点所在球面外的质量对质点无作用球心，质点所在球面外的质量对质点无作用(证明见证明见P236例例8.14)。（证明）（证明）2、重力势能：、重力势能：地球与地球表面附近物体所具有的引力势能地球与地球表面附近物体所具有的引力势能RmMGhRmMGEEPPm 地地mghhRGMmhRRGmMh 2)(3、弹性势能、弹性势能 弹性力弹性力kxF 222121BABAABkxkxkxdxW 221)(APkxAE )()(BEAEPP 自然长度自然长度 ，弹性势能为零弹性势能为零0 Bx3.2 动能定理动能定理 一、质点的动能定理一、质点的动能定理合外力对质点所做的功等于质点动能的增量合外力对质点所做的功等于质点动能的增量 BAABrdFW BAtrdF BAtrdma BArddtdvmrdFAB nata BAdvdtrdm BAvvmvdv222121ABmvmv kAkBEE 221mv：Ek 质质点点动动能能例、求线摆下例、求线摆下角时珠子的速度，利用动能定理解角时珠子的速度，利用动能定理解O Lm解：珠子从解：珠子从A落到落到B的过程中，的过程中，合外力（合外力（T+mg）做功为）做功为 BAABrdgmTW)(用动能定理用动能定理221sinBmvmgl gmTn t BArdgm BArdmg cos sinmgl 0cosldmg二、质点系的动能定理二、质点系的动能定理m1m2ABO1r2r21ff 1F2F 21121111112121)(ABBAvmvmrdfFw 22222222222121)(ABBAvmvmrdfFw 21wwW 22112211rdfrdfrdFrdFBABABABA 外力外力的功的功内力内力的功的功kAkBEE 质点系总动质点系总动能的增量能的增量内力会改变系统的总动能，但不会改变系统的总动量内力会改变系统的总动能，但不会改变系统的总动量