高二物理竞赛第四章 能量守恒课件.ppt

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1、第四章 能量守恒,4.1 功 保守力的功,4.2 动能定理,4.3 势能,4.4 机械能守恒 能量守恒定律,4.5 碰撞问题,1. 恒力的功,如图所示：,功:,说明：功是标量,但有正负.,一.功,4.1 功 保守力的功,力做正功,力做负功,或质点克服外力,做正功。,如图所示,元功:,2. 变力的功,3. 合力的功,合力的功等于各分力的功之和,若,4. 利用不同坐标系表示的功,直角坐标系,平面自然坐标,a,b,二、功率,单位时间内做功的多少或快慢程度.,在直角坐标系中:,1、重力的功,与路径无关,只与始末位置有关.,闭合路径:,三.保守力的功,起始位置,终止位置,2、万有引力的功：,与路径无关,

2、只与始未位置有关.,闭合路径:,b,a,设质量为M的质点固定在坐标原点，另一质量为m的质点在M 的引力场中从a点运动到b点。,3、弹性力的功：,与路径无关,只与始未位置有关.,闭合路径:,f,沿任意闭合回路做功为零,任意两点间做功与具体路径无关,做功与路径无关，只与相互作用及相对位置有关的力。,保守力：,保守力属于系统的一种内力。保守力所占据的空间称为保守力场.,四、 保守力与非保守力,非保守力:,闭合路径:,与路径有关.,保守力的特点：,4.2 动能定理,动能：,质点因有速度而具有的对外做功本领。,单位：J,设质点m在力的作用下沿曲线从a点移动到b点,元功：,一、质点的动能定理,总功：,质点

3、的动能定理：,合外力对质点所做的功等于质点动能的增量。,二、质点系的动能定理,一个由n个质点组成的质点系，考察第i个质点。,应用质点的动能定理：,对系统内所有质点求和,质点系动能的增量等于作用于系统的所有外力和内力做功之代数和。,质点系的动能定理：,内力矢量和为0，但内力做功的代数和一般不为0 。内力做功可以改变系统的总动能。,值得注意：,动能定理适用于任何惯性系。,4.3 势能,一、保守力场,质点所受保守力作用的空间分布就称为保守,系称为保守系统。,如果一个质点系的内力均为保守力，则该质点,力场。如重力场；万有引力场；和静电场等。,二、势能,由物体的相对位置所确定的系统能量称为势能（Ep）,

4、注意：势能是属于系统的，只有对保守系统才能引 进势能的概念。,1.定义,物体在保守力场中a、b两点的势能Epa与 Epb之差，等于质点由a点移动到b点过程中保守力所做的功Aab。,保守力做功在数值上等于系统势能的减少。,选取势能零点,质点在任一位置的势能等于把质点由该位置移到势能零点处保守力做的功。,相对于无限远处.,2.三种常见的势能,3.保守力与势能的关系,4.4 机械能守恒 能量守恒定律,一、机械能守恒定律,由质点系的动能定理:,1.功能原理:,2.机械能:,3、机械能守恒定律,条件:,结论:,二、能量守恒定律,4.5 碰撞问题,两物体或质点在相互接近时，在较短的时间内通过相互作用，它们

5、的运动状态（包括物质的性质）发生显著变化的现象，称为碰撞。,一、碰撞,1. 定义,2. 种类,碰撞时，内力外力，动量守恒,直接接触、接触前后无相互作用,接触前、中、后都有相互作用,如：宏观物体的碰撞（接触）、微观粒子散射（非接触）,二、正碰,（对心碰撞）碰撞前后速度方向都在两物体中心连线上,1. 完全弹性碰撞,碰撞过程中没有能量损耗。,碰撞过程中相对动能全部损耗，碰后两物体速度相等。,2. 完全非弹性碰撞,3. 非完全弹性碰撞,介于完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞之间。,4. 碰撞定律,牛顿的碰撞定律：在一维对心碰撞中，碰撞后两物体的分离速度 v2- v1 与碰撞前两物体的接近速度 v10- v2

6、0 成正比，比值由两物体的材料性质决定。,恢复系数,设碰撞前后相对速度分别为：,例题1. 如图所示，将一种材料制成小球，另一种材料制成平板，并水平放置。令小球从一定高度H自由下落，测得其反跳高度为h。试求这两种材料之间的恢复系数e 。,解,质量为 的小球与平板相撞，可看成是与质量为 的地球相撞。,例题2. 如图所示，为一冲击摆。摆长为l，木块质量为M，在质量为m 的子弹击中木块后，冲击摆摆过的最大偏角为 ，试求子弹击中木块时的初速度。,子弹射入木块内停止下来的过程为非弹性碰撞，,解,在此过程中动量守恒而能量不守恒。, 摆从平衡位置摆到最高位置的过程。重力与张力合力不为零。系统动量不守恒,而机械能守恒。,作业,第四章能量守恒习题（13）习题课及课后作业,