2021-2022学年高二物理竞赛课件：势能和机械能守恒定律.pptx

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1、势能势能和和机械能守恒定律机械能守恒定律势能势能 机械能守恒定律机械能守恒定律一一.保守力的功保守力的功 1.重力的功重力的功重力重力mg 在曲线路径在曲线路径 ab 上的功上的功：1)重力的功只与始、末位置有关，而重力的功只与始、末位置有关，而与路径无关与路径无关.2)质点上升时，重力作负功；下降时，作正功质点上升时，重力作负功；下降时，作正功.结论结论:3)若物体从若物体从a出发经任意路径回到出发经任意路径回到a点，点，xyzO2.万有引力的功万有引力的功 万有引力在全部路程中的功为：万有引力在全部路程中的功为：1)万有引力的功万有引力的功,只与始末位置有关，只与始末位置有关，与路径无关与

2、路径无关.结论结论:上的元功为上的元功为 在位移元在位移元2)质点间靠近时，万有引力作正功；远离时，作负功质点间靠近时，万有引力作正功；远离时，作负功.3)若物体从若物体从a出发经任意路径回到出发经任意路径回到a点点,rabrF太阳太阳地球地球Mmrdrab3.弹性力的功弹性力的功 1)弹性力的功只与始末位置有关，弹性力的功只与始末位置有关，与路径无关与路径无关.2)弹簧的变形减小时，弹性力作正功；增大时，作负功弹簧的变形减小时，弹性力作正功；增大时，作负功.弹簧弹性力弹簧弹性力由由xa 到到xb 弹性力的功：弹性力的功：结论结论:x自然长度自然长度弹簧弹簧xFo3)若物体从若物体从a出发经任

3、意路径回到出发经任意路径回到a点，点，保守力与非保守力保守力与非保守力:若力若力 F 对物体对物体所做的功所做的功与路径有关，与路径有关，则称这种则称这种力为力为非保守力，非保守力，如摩擦力。如摩擦力。若力若力F 对物体所作的功只与始末位置有关，对物体所作的功只与始末位置有关，而而与路径无关，与路径无关，称称这种力为称称这种力为保守力。保守力。如重力、万有如重力、万有引力、弹性力引力、弹性力.重力的功：重力的功：弹力的功：弹力的功：万有引力的功：万有引力的功：上面三式左边是保守力的功，右边是与质点始末位置有上面三式左边是保守力的功，右边是与质点始末位置有关的两个关的两个位置函数之差位置函数之差

4、。既然功是。既然功是能量变化能量变化的量度，右的量度，右边必代表某种能量的变化，边必代表某种能量的变化，这种由相对位置决定的能量这种由相对位置决定的能量称为物体的称为物体的势能势能(位能位能).).二二.势能势能（Potential Energy）上面三式可写成一般形式：上面三式可写成一般形式：上式只给出了势能之差的概念，右边的两项都加或减上式只给出了势能之差的概念，右边的两项都加或减一个常数，等式仍成立。一个常数，等式仍成立。到此是否给出了势能的定义呢？到此是否给出了势能的定义呢？这说明：这说明：1）真正有意义的是真正有意义的是势能差势能差而不是势能的绝对值。而不是势能的绝对值。2）基于以上

5、原因，我们可以规定某一位置处势能为基于以上原因，我们可以规定某一位置处势能为零，以便给出其它点的势能值。这个被规定为零，以便给出其它点的势能值。这个被规定为势能势能零点零点的位置称为的位置称为参考点。参考点。选取选取 b 为参考点，则为参考点，则故故 a 点的势能点的势能质点在保守力场中某点的质点在保守力场中某点的势能势能，在量值上等于质点从，在量值上等于质点从该点移动至该点移动至参考点参考点(势能零点势能零点)的过程中，保守力作的的过程中，保守力作的功。功。定义定义：1.重力势能重力势能 以地面为参考点（势能零点）以地面为参考点（势能零点）,2.弹性势能弹性势能 以弹簧的平衡位置为势能零点，

6、以弹簧的平衡位置为势能零点，3.万有引力势能万有引力势能 选取选取无限远处无限远处 为势能零点，为势能零点，因为只有保守力做的功是因为只有保守力做的功是与路径无关与路径无关的，因而当的，因而当参考点选定以后，势能的值就是唯一确定的参考点选定以后，势能的值就是唯一确定的.只有当物体之间的相互作用力是保守力，只有当物体之间的相互作用力是保守力，才能建立势能的概念。才能建立势能的概念。注意注意：例如：对于摩擦力，不能引入势能的概念。例如：对于摩擦力，不能引入势能的概念。质点的势能曲线质点的势能曲线:zO重力势能重力势能弹性势能弹性势能万有引力势能万有引力势能xOrO 势能属于相互作用的物体系统所共有

7、，势能属于相互作用的物体系统所共有，“某物体的某物体的势能势能”只是习惯的说法只是习惯的说法.重力势能零点可以重力势能零点可以任意任意选取，弹性势能选选取，弹性势能选平衡位置平衡位置为为势能零点。万有引力势能常以势能零点。万有引力势能常以无穷远无穷远为参考点。为参考点。势能的值是相对于参考点（势能零点）而言的，参考势能的值是相对于参考点（势能零点）而言的，参考点选择不同势能的值不同点选择不同势能的值不同,故某点的故某点的势能势能值是值是相对的相对的，但但任意两点间的任意两点间的势能差势能差与势能零点的选取无关。与势能零点的选取无关。如何选择参考点：如何选择参考点：原则上可以任意选择，但要以研究问题方便为原则。原则上可以任意选择，但要以研究问题方便为原则。可以可以任选任选一个你认为方便的一个你认为方便的路径路径计算势能，因为计算势能，因为保守保守力做的功是力做的功是与路径无关与路径无关的的。即：即：保守力做的功保守力做的功等于质点等于质点势能的减少势能的减少，或，或势能势能增量增量的负值。的负值。保守力做功与势能变化的关系保守力做功与势能变化的关系对元过程：对元过程：势能的定义式可看作是势能的定义式可看作是保守力与势能的积分关系保守力与势能的积分关系反过来，可求得反过来，可求得保守力与势能的微分关系保守力与势能的微分关系: