大学物理--第三章动能定理新ppt课件.ppt
为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益复复 习习冲量冲量动量定理动量定理质点系的动量定理质点系的动量定理动量守恒定律动量守恒定律为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 力对质点所作的功为力在质点位移方向的分量与力对质点所作的功为力在质点位移方向的分量与位移大小的乘积位移大小的乘积。（。（功是标量，过程量）功是标量，过程量）B*A3-4 动能定理动能定理一、功一、功为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 变力的功变力的功B*A为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益图中的曲线下面积为：图中的曲线下面积为：功的图像功的图像功的图像功的图像qcosF 合力的功合力的功=分力的功的代数和分力的功的代数和为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1.功是标量，只有大小正负之分。功是标量，只有大小正负之分。2.多个力对物体作功，等于各力对物体作功的代数和。多个力对物体作功，等于各力对物体作功的代数和。力对物体做正功；力对物体做正功；力对物体不作功；力对物体不作功；力对物体做负功。力对物体做负功。明确几点明确几点明确几点明确几点为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益3.一对作用力和反作用力大小相等方向相反，但这对一对作用力和反作用力大小相等方向相反，但这对力作功的总和不一定为力作功的总和不一定为0。f f 对木块作功：对木块作功：合功为：合功为：子弹减少的能量转变成木块的动能和热能，子弹减少的能量转变成木块的动能和热能，摩擦生热，为一对作用力和反作用力作功之和。摩擦生热，为一对作用力和反作用力作功之和。例如例如：子弹穿过木块过程：子弹穿过木块过程子弹对木块的作用力为子弹对木块的作用力为f f，木块对子弹的反作用力，木块对子弹的反作用力为为 ，木块的位移为，木块的位移为s，子弹的位移为（，子弹的位移为（s+）。）。对子弹作功：对子弹作功：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例如例如：恒力恒力 F F 作用在箱子上从左端到右端，一次小作用在箱子上从左端到右端，一次小车固定，另一次没固定，以地面为参照系车固定，另一次没固定，以地面为参照系F FB.两次摩擦力对箱子作功相同；两次摩擦力对箱子作功相同；C.两次箱子获得动能相同，两次箱子获得动能相同，F F 作功相同；作功相同；D.两次由于摩擦力生热相同。两次由于摩擦力生热相同。A.两次两次 F F 作功相等；作功相等；答案：答案：D 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 平均功率平均功率 瞬时功率瞬时功率 功率的单位功率的单位（瓦特）（瓦特）描写作功快慢的物理量，即单位时间内外力做的功。描写作功快慢的物理量，即单位时间内外力做的功。功率功率P为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益由由而而二、质点的动能定理二、质点的动能定理 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 动能动能（状态状态函数函数）动能定理动能定理 合外力对质点所作的功合外力对质点所作的功,等于质点动能的增量等于质点动能的增量。功和动能都与功和动能都与 参考系参考系有关；动能定理有关；动能定理仅适用于仅适用于惯性系惯性系。注意注意功和动能的单位和量纲均相同。功和动能的单位和量纲均相同。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1.动能是描写物体状态的物理量，物体状态的改变是动能是描写物体状态的物理量，物体状态的改变是靠作功实现的。靠作功实现的。2.功是过程量，动能是状态量，动能定理建立起过程功是过程量，动能是状态量，动能定理建立起过程量功与状态量动能之间的关系。量功与状态量动能之间的关系。3.W为合外力作功的代数和，不是合外力中某一个力的为合外力作功的代数和，不是合外力中某一个力的功。功。4.如果如果 Ek Ek0,W 0,外力对物体做正功；外力对物体做正功；如果如果 Ek Ek0,W 0,外力对物体做负功，外力对物体做负功，或物体或物体克服阻力作功。克服阻力作功。明确几点明确几点明确几点明确几点为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益复习复习功功质点的动能定理质点的动能定理功率功率为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例1一质量为一质量为10g、速度为、速度为200ms-1的子弹水平地射入的子弹水平地射入铅直的墙壁内铅直的墙壁内0.04m后而停止运动。若墙壁的阻力是一恒后而停止运动。若墙壁的阻力是一恒量，求墙壁对子弹的作用力。量，求墙壁对子弹的作用力。解：解：初初态动态动能能 末末态动态动能能 得得 负号表示力的方向与运动的方向相反。负号表示力的方向与运动的方向相反。由动能定理由动能定理作功作功 W=fs为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例2力力F作用在质量为作用在质量为1.0kg的质点上，已知在此力作的质点上，已知在此力作用下质点的运动方程为用下质点的运动方程为x=3t-4t2+t3(SI)，求在，求在0到到4S内，内，力力F对质点所作的功。对质点所作的功。解：由运动方程可得质点的速度为解：由运动方程可得质点的速度为t=0时时，t=4s时，时，因而质点始末状态的动能分别为因而质点始末状态的动能分别为根据质点的动能定理，可知力对质点所作的功为根据质点的动能定理，可知力对质点所作的功为为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益解解 例例3一质量为一质量为1.0kg 的小球系在长为的小球系在长为1.0m 细绳下端细绳下端,绳的上端固定在天花板上绳的上端固定在天花板上。起初把绳子放在与竖直线成。起初把绳子放在与竖直线成 角角 处处,然后放手使小球沿圆弧下落。然后放手使小球沿圆弧下落。试求绳与竖直试求绳与竖直线成线成 角时小球的速率角时小球的速率。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益由动能定理由动能定理得得为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1 1）万有引力作功万有引力作功以以 为参考系，为参考系，的位置矢量为的位置矢量为 .对对 的万有引力为的万有引力为由由 点移动到点移动到 点时点时 作功为作功为 35 保守力与非保守力保守力与非保守力 势能势能一、万有引力、重力、弹性力作功的特点一、万有引力、重力、弹性力作功的特点为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益即即万有引力作的功只取决于质点万有引力作的功只取决于质点m的始末位置，的始末位置，而与所经过的路径无关。而与所经过的路径无关。结论：结论：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益AB2 2）重力作功重力作功 结论：结论：重力作的功只与质点重力作的功只与质点m的始末位置有关，的始末位置有关，而而与所经过的路径无关。与所经过的路径无关。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益3）弹性力作功弹性力作功结论：结论：弹性力所作的功只由弹簧起始和终了的位置（弹性力所作的功只由弹簧起始和终了的位置（x1和和x2）的位置决定，而与弹性形变的过程无关。的位置决定，而与弹性形变的过程无关。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 保守力保守力:力所作的功与路径无关力所作的功与路径无关，仅决定于相，仅决定于相互作用质点的互作用质点的始末始末相对相对位置位置。重力功重力功弹力功弹力功引力功引力功二、保守力与非保守力二、保守力与非保守力为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益非保守力非保守力:力所作的功与路径有关力所作的功与路径有关（例如（例如摩擦摩擦力）。力）。物体沿物体沿闭合闭合路径运动路径运动 一周时一周时,保守保守力对它所作的功等于零。力对它所作的功等于零。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 势能势能 与物体间相互作用及相对位置有关的能量与物体间相互作用及相对位置有关的能量.弹性弹性势能势能引力引力势能势能重力重力势能势能三、势能三、势能弹力弹力功功引力引力功功重力重力功功 保守力的功保守力的功为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 势能具有势能具有相对相对性，势能性，势能大小大小与势能与势能零点零点的选取的选取有关有关。势能是势能是状态状态函数函数令令 势能是属于势能是属于系统系统的的。讨论讨论 势能计算势能计算为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益弹性弹性势能曲线势能曲线重力重力势能曲线势能曲线引力引力势能曲线势能曲线四、势能曲线四、势能曲线为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 质点系质点系动能定理动能定理 内力可以改变质点系的动能内力可以改变质点系的动能注意注意内力功内力功外力功外力功 对质点系，有对质点系，有 对第对第 个质点，有个质点，有36 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律一一、质点系的动能定理、质点系的动能定理为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益机械能机械能质点系动能定理质点系动能定理 非保守非保守力的功力的功 质点系的功能原理质点系的功能原理 质点系机械能的增量等于质点系机械能的增量等于外力和非保守内力作功之和。外力和非保守内力作功之和。二、质点系的功能原理二、质点系的功能原理为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益当当时，时，有有 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律 只有保守内力作功的情况下，只有保守内力作功的情况下，质点系的机械能保持不变质点系的机械能保持不变。三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益3.确定势能确定势能0点，以及始末两态的机械能点，以及始末两态的机械能E0、E。2.受力分析，不考虑保守力和不作功的力。受力分析，不考虑保守力和不作功的力。1.确定研究对象，必须是质点系。确定研究对象，必须是质点系。4.列方程求解。列方程求解。应用功能原理解题方法应用功能原理解题方法应用功能原理解题方法应用功能原理解题方法为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例：质量为例：质量为 m 的物体从一个半径为的物体从一个半径为 R 的的1/4 圆弧型表圆弧型表面滑下，到达底部时的速度为面滑下，到达底部时的速度为 v,求求 A 到到 B 过程中摩擦过程中摩擦力所做的功？力所做的功？解解1：功的定义功的定义 以以m为研究对象，建立为研究对象，建立自然坐标系，受力分析。自然坐标系，受力分析。列切向受力方程：列切向受力方程：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益摩擦力的功摩擦力的功由由为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益解解2：动能定理动能定理由质点动能定理：由质点动能定理：受力分析：只有重力和摩擦力作功，受力分析：只有重力和摩擦力作功，A点物体动能点物体动能为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益解解3：功能原理功能原理以物体和地球为研究对象，以物体和地球为研究对象，受力分析，不考虑保守力重力受力分析，不考虑保守力重力和不作功的力弹力和不作功的力弹力N，只有摩只有摩擦力擦力-内部非保守力内部非保守力 f f 作作功，功，由功能原理：由功能原理：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益选择选择 B 点为重力点为重力 0 势点，势点，A、B 两点的机械能：两点的机械能：可以看出，用功能原理计算最简单。可以看出，用功能原理计算最简单。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益对质点组有以下说法：对质点组有以下说法：质点组总动量的改变与内力无关质点组总动量的改变与内力无关质点组总动能的改变与内力无关质点组总动能的改变与内力无关质点组机械能的改变与保守内力无关质点组机械能的改变与保守内力无关在上述说法中，在上述说法中，(A)(A)只有只有是正确的是正确的(B)(B)、是正确的是正确的(C)(C)、是正确的是正确的(D)(D)、是正确的是正确的 答案：答案：B B讨讨 论论为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 例例 1 一雪橇从高度为一雪橇从高度为50m 的山顶上点的山顶上点A沿冰道由沿冰道由静止下滑静止下滑,山顶到山下的坡道长为山顶到山下的坡道长为500m.雪橇滑至山雪橇滑至山下点下点B后后,又沿水平冰道继续滑行又沿水平冰道继续滑行,滑行若干米后停止在滑行若干米后停止在C处处.若摩擦因数为若摩擦因数为0.050.求此雪橇沿水平冰道滑行求此雪橇沿水平冰道滑行的路程的路程.(点点B附近可视为连续弯曲的滑道附近可视为连续弯曲的滑道.忽略空气阻忽略空气阻力力.)为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益已知已知求求 解解 以雪橇、冰道和地球为一系统，由功能原理得以雪橇、冰道和地球为一系统，由功能原理得又又为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益可得可得由功能原理由功能原理代入已知数据有代入已知数据有为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 例例 2 有一轻弹簧有一轻弹簧,其一端系在铅直放置的圆环的其一端系在铅直放置的圆环的顶点顶点P,另一端系一质量为另一端系一质量为m 的小球的小球,小球穿过圆环并小球穿过圆环并在圆环上运动在圆环上运动(不计摩擦不计摩擦).开始小球静止于点开始小球静止于点 A,弹簧弹簧处于自然状态处于自然状态,其长度为圆环半径其长度为圆环半径R;当小球运动到圆环当小球运动到圆环的底端点的底端点B时时,小球对圆环没有压力小球对圆环没有压力.求弹簧的劲度系数求弹簧的劲度系数.解解 以弹簧、小球和地球为一系统，以弹簧、小球和地球为一系统，只有保守内力做功只有保守内力做功系统机械能守恒系统机械能守恒取图中点取图中点 为重力势能零点为重力势能零点为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益又又 所以所以即即系统机械能守恒系统机械能守恒,图中图中 点为重力势能零点点为重力势能零点为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益复习复习功与功率功与功率质点的动能定理质点的动能定理万有引力、重力、弹性力万有引力、重力、弹性力作功的特点作功的特点物体沿任意闭合路径运行一物体沿任意闭合路径运行一周时，保守力对它所作的功周时，保守力对它所作的功为零。为零。势能势能重力势能重力势能引力势能引力势能弹性势能弹性势能质点系的动能定理质点系的动能定理质点系的功能原理质点系的功能原理机械能守恒定律机械能守恒定律为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 对于一个与自然界对于一个与自然界无无任何联系的系统来说任何联系的系统来说,系统系统内各种形式的能量是内各种形式的能量是可以可以相互转换的，但是不论如何相互转换的，但是不论如何转换，能量既转换，能量既不能产生不能产生，也不能消灭，这一结论叫做，也不能消灭，这一结论叫做能量守恒定律能量守恒定律。1）生产斗争和科学实验的经验总结；生产斗争和科学实验的经验总结；2）能量是系统能量是系统状态状态的函数；的函数；3）系统能量不变系统能量不变,但各种能量形式可以互相但各种能量形式可以互相转化转化；4）能量的变化常用功来量度能量的变化常用功来量度。能量守恒定律能量守恒定律
