2021-2022学年高二物理竞赛课件：惯性参考系与非惯性参考系.pptx

惯性参考系与非惯性参考系第二定律第二定律:A对甲：对甲：f a 定律符合定律符合A对乙：对乙：f 0,a=0 定律不符合定律不符合 判断判断判断判断:非非惯惯性性系系(non-inertial frame)：相相对对于于惯惯性性系系作作加加速速运运动动的参考系。在非惯性系内牛顿定律不成立。的参考系。在非惯性系内牛顿定律不成立。2-3 功功一一一一、功功功功(work)1.功功 度量能量转换的基本物理量，描写力对空间积累作用。度量能量转换的基本物理量，描写力对空间积累作用。定义：定义：在力在力 的作用下，物体发生了位移的作用下，物体发生了位移 ，则力在，则力在位移方向的分力与位移位移方向的分力与位移 的乘积称为功。的乘积称为功。单位：焦单位：焦耳耳(J)abO元功元功(elementary work)直角坐标系中直角坐标系中 假设物体沿假设物体沿 x 轴运动，外力轴运动，外力在该方向的分力所做的功可用在该方向的分力所做的功可用右图中曲线下面的面积表示右图中曲线下面的面积表示总功总功总功总功：abO示功图示功图(功的图示法功的图示法功的图示法功的图示法)dAFcossabO力力 位移位移曲线下的面积表示力曲线下的面积表示力F所作的功的大小所作的功的大小 解：解：C.xyOPRm 例例例例 .一质点做圆周运动，有一力 作用于质点，在质点由原点至P(0，2R)点过程中，力 做的功 A=？例例例例.设作用力的方向沿设作用力的方向沿 OxOx 轴，其大小与轴，其大小与 x x 的关系如的关系如图所示，物体在此作用力的作用下沿图所示，物体在此作用力的作用下沿 OxOx 轴运动。求物轴运动。求物体从体从O O 运动到运动到 2m2m的过程中，此作用力作的功的过程中，此作用力作的功 A A。解：解：解：解：方法方法方法方法1 1 示功面积求解示功面积求解方法方法方法方法2 2 由图写出作用力由图写出作用力F与位与位移移x的数值关系，积分求解的数值关系，积分求解O21x/mF/NFA=1J 功是标量功是标量(代数量代数量)A 0 力对物体做功力对物体做功A 0 物体反抗阻力做功物体反抗阻力做功A=0 力作用点无位移力作用点无位移 力与位移相互垂直力与位移相互垂直 注意：注意：注意：注意：功是过程量功是过程量与力作用点的与力作用点的位移位移相关相关与参考系的选择相关与参考系的选择相关mghv地面系地面系 AG0电梯系电梯系 AG=0当质点受几个力作用时，其当质点受几个力作用时，其合力的功合力的功为为一对一对作用力作用力作用力作用力与与反作用力反作用力反作用力反作用力做功的代数和不一定为零做功的代数和不一定为零NCvvmCsM什么条件下什么条件下,一对内力做功为零一对内力做功为零?作用点无相对位移作用点无相对位移 相互作用力与相对位移垂直相互作用力与相对位移垂直二二二二、一对相互作用力的、一对相互作用力的、一对相互作用力的、一对相互作用力的功功功功力作用点的位移不一定相同力作用点的位移不一定相同 P.40定义：定义：定义：定义：单位时间内力所作的功称为功率。单位时间内力所作的功称为功率。单位时间内力所作的功称为功率。单位时间内力所作的功称为功率。(1)平均功率平均功率(2)瞬时功率瞬时功率瞬时功率等于力和速度的标积。瞬时功率等于力和速度的标积。瞬时功率等于力和速度的标积。瞬时功率等于力和速度的标积。功率的单位功率的单位功率的单位功率的单位(SI)(SI)：反映作功快慢程度的物理量反映作功快慢程度的物理量三三三三、功率功率功率功率(power)质点的动能定理质点的动能定理质点的动能定理质点的动能定理(theorem of kinetic energy)1.动能动能(kinetic energy)质点因有速度而具有的作功本领质点因有速度而具有的作功本领单位：焦耳单位：焦耳(J)2.质点的动能定理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问问问问题题题题：外外力力对对物物体体作作功功，对对物物体体运动状态的改变带来什么结果？运动状态的改变带来什么结果？注意：注意：注意：注意：动能是标量，是状态量v的单值函数，也是状态量；功与动能的本质区别：它们的单位和量纲相同，但功是过程量，动能是状态量。功是能量变化的量度；动能定理由牛顿第二定律导出，只适用于惯性参 考系，动能也与参考系有关。1.重力重力(gravity)的功的功物体从物体从a到到b重力做的总功：重力做的总功：结论：结论：结论：结论：重力对小球做的功重力对小球做的功重力对小球做的功重力对小球做的功只与小球的始末位置有关，只与小球的始末位置有关，只与小球的始末位置有关，只与小球的始末位置有关，与小球的运动路径无关。与小球的运动路径无关。与小球的运动路径无关。与小球的运动路径无关。保守力保守力保守力保守力水平基准面水平基准面hoh2h1弹性力弹性力弹性力的功为弹性力的功为2.弹性力弹性力(elastic work)的功的功 结论：结论：结论：结论：弹性力对小球做的功只与小球的始末位置有弹性力对小球做的功只与小球的始末位置有弹性力对小球做的功只与小球的始末位置有弹性力对小球做的功只与小球的始末位置有关，与小球的运动路径无关。关，与小球的运动路径无关。关，与小球的运动路径无关。关，与小球的运动路径无关。物体沿闭合路径绕行一周，这些力所做的功恒为零，物体沿闭合路径绕行一周，这些力所做的功恒为零，具有这种特性的力统称为具有这种特性的力统称为保守力保守力(conservative force)。没有。没有这种特性的力，统称为这种特性的力，统称为非保守力非保守力(nonconservative force)或或耗散力耗散力(dissipative force)。保守力：保守力：重力、弹性力、万有引力、静电力重力、弹性力、万有引力、静电力非保守力：非保守力：摩擦力、爆炸力摩擦力、爆炸力3.保守力和非保守力保守力和非保守力路径路径L1路径路径L2ambL1L2势能势能势能势能保守力做功只与位置有关保守力做功只与位置有关做功是能量变化的量度做功是能量变化的量度位置位置能量能量什什么么关关系系？凡保守力的功均可表示为与凡保守力的功均可表示为与相互作用物体相互作用物体相对位置相对位置有有关的某函数在始末位置的值之差，关的某函数在始末位置的值之差，将该函数定义为此将该函数定义为此物体系的势能，物体系的势能，是是状态函数状态函数，用，用EP表示。表示。1.势能势能(potential energy)