高二物理竞赛质点系的功能原理 机械能守恒定律课件.pptx

第二章 运动的守恒量和守恒定律,2-5 质点系的功能原理 机械能守恒定律,2,目 录,第一章 力和运动第二章 运动的守恒量和守恒定律第三章 刚体和流体的运动第四章 相对论基础第五章 气体动理论第六章 热力学基础第七章 静止电荷的电场第八章 恒定电流的磁场第九章 电磁感应 电磁场理论,2-1质点系的内力和外力 质心 质心运动定理2-2动量定理 动量守恒定律2-3功 动能 动能定理2-4保守力 成对力的功 势能2-5质点系的功能原理 机械能守恒定律2-6碰撞2-7质点的角动量和角动量守恒定律2-8对称性和守恒定律,（质点系动能定理）,3,质点系统,由若干相互联系着的质点所组成的系统。如，太阳系,受力,外力,内力：所有内力的矢量和 = 0.,但内力不能改变系统的总动量！因为动量的增量=冲量，而冲量=力*dt，二者均相等。,4, 质点系统动能定理,质点系动能定理： 系统的外力和内力作功的总和 = 系统动能的增量。,系统内力的功之和可以不为0，因而可以改变系统的总动能。 如，地雷爆炸。 内力能改变系统的总动能。 已经考虑了保守内力所作的功，就不必再去考虑势能的变化.,质点的动能定理：,5, 质点系统的功能原理,当系统从状态1变化到状态2时，系统机械能的增量 = 外力的功与非保守力功的总和。,（积分形式）,（微分形式）,考虑了势能的变化，就不必再计算保守内力的功。,work-energy theorem,质点系动能定理：,6,例题 3-2,一汽车的速度=/，行驶至一斜率为0.010的斜坡时，关闭油门。设车与路面间的摩擦阻力为车重的0.05倍.问：汽车能冲上斜坡多远？,解法一： 取汽车为研究对象。(动能定理),解法二：取汽车和地球这一系统为研究对象。(功能原理),7,例题 3-3,一个质量=的物体从静止开始，沿四分之一的圆周从滑到. 已知圆的半径=，设物体在B处的速度=/. 求：在下滑过程中，摩擦力所作的功？,8, 机械能守恒定律,如果一个系统内只有保守力作功，（其他内力和一切外力都不作功，或者它们的总功等于零，） 则系统内各物体的动能和势能可以相互转换，但机械能的总值不变。,机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在机械运动范围内的体现。,(law of conservation of mechanical energy),撑杆跳高中的能量转换,因既要克服摩擦力作功，又有人体内部非保守力作功，故机械能不是恒量。,9,10,思考题,两个质量相等的球，分别从两个高度相同、倾角不同的光滑斜面的顶端由静止滑到底部，它们的动量和动能是否相同？,二者速度大小相等，动能相等，动量数值也相等，但速度方向不同，因而动量不同。,11, 能量守恒定律,一个孤立系统经历任何变化时，该系统的所有能量的总和是不变的，能量只能从一种形式变化为另一种形式，或从系统内一个物体传给另一个物体。,能量守恒定律是物理学中具有最大普遍性的定律之一。 实质：各种物质运动可以相互转换。 19世纪最伟大大科学发现：细胞、进化论、能量守恒定律,孤立系统：一个不受外界作用的系统。,自然界中，能量既不能消失，也不能创造，它只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体传给另一个物体。,12,例题 2-15,起重机用钢丝绳吊运一质量为的物体，以速度作匀速下降. 当起重机突然刹车时，物体因惯性继续下降. 问：使钢丝绳再有多少微小的伸长？(设钢丝绳的劲度系数为k, 重量忽略不计)这样突然刹车后，钢丝绳所受的最大拉力将有多大?,13,例题 2-16,用一弹簧将质量分别为和的上下两水平木板连接，下板放在地面上。（1）如以上板在弹簧上的平衡静止位置为重力势能和弹性势能的零点，写出上板、弹簧以及地球这个系统的总势能。,可见：总势能以弹性势能单一形式出现。,例题 2-16,14,用一弹簧将质量分别为和的上下两水平木板连接，下板放在地面上。（2）对上板加多大的向下压力，才能因突然撤去它，使上板向上跳而把下板拉起来？,15,能量反映了机械运动的标量属性,动量反映了机械运动的矢量属性,动量定理 = ,作业,P1052-18、2-20、2-23,16,