能量能量守恒定律.ppt

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1、能量能量守恒定律现在学习的是第1页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律动能和功动能和功动能和功动能和功现在学习的是第2页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律对于功的概念，需要明确：对于功的概念，需要明确：标量标量 过程量过程量 曲线积分。曲线积分。功率功率 单位时间内所作的功单位时间内所作的功现在学习的是第3页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律【例例题题】一一物物体体受受到到 F=-6x3 的的力力的的作作用用，x 以以米米为为单单位位，F 以以 N 为为单单位位。问问物物体体从从 x=1.0 m 移到移到 x=2.0

2、m 时，力时，力F 做了多少功？做了多少功？现在学习的是第4页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律质点动能定理质点动能定理功与动能虽然它们的单位和量纲相同，但却有本质的区别：功是过程量，动能是状态功与动能虽然它们的单位和量纲相同，但却有本质的区别：功是过程量，动能是状态量。功是能量（动能）变化的量度；量。功是能量（动能）变化的量度；现在学习的是第5页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律质点动能定理质点动能定理-合力对质点所作的功等于质点动能的增量。合力对质点所作的功等于质点动能的增量。【例题】【例题】一质量一质量 m=10 m=10 的物体在合力

3、的物体在合力 F=3+4 F=3+4 x x（SI SI）的作用下，沿）的作用下，沿 X X 轴运动。设物体开始时静止在轴运动。设物体开始时静止在坐标原点，求该物体经过坐标原点，求该物体经过 x=3 m x=3 m 处时的速度？处时的速度？现在学习的是第6页，共23页本章主要阐述三个问题：本章主要阐述三个问题：本章主要阐述三个问题：本章主要阐述三个问题：1 1 1 1）动能和功，着重掌握变力作功。）动能和功，着重掌握变力作功。）动能和功，着重掌握变力作功。）动能和功，着重掌握变力作功。2 2 2 2）保守力作功和势能。）保守力作功和势能。）保守力作功和势能。）保守力作功和势能。3 3 3 3）

4、能量守恒定律。）能量守恒定律。）能量守恒定律。）能量守恒定律。第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律现在学习的是第7页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律我们以重力作功为例来定义保守力。我们以重力作功为例来定义保守力。设一质量为设一质量为m的物体，在重力的物体，在重力G的作用下，从的作用下，从a点点沿任意曲线沿任意曲线acb运动到运动到b点。点。a点和点和b点距地面的高点距地面的高度分别为度分别为ha和和hb。可见，可见，重力作功只与物体的始、末位置（重力作功只与物体的始、末位置（h ha a和和h hb b）有关，而与物体经过的路径）有关，而与物体经过的路

5、径无关。无关。也就是说，如果物体沿另一路径也就是说，如果物体沿另一路径adbadb从从a a点运动到点运动到b b点，重力所作的功是一样的。我点，重力所作的功是一样的。我们把具有这种性质的力称为们把具有这种性质的力称为保守力保守力保守力保守力。现在学习的是第8页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律 由保守力作功与路径无关可知，由保守力作功与路径无关可知，保守力沿任意闭合路径绕行一周时所作的功等于零。保守力沿任意闭合路径绕行一周时所作的功等于零。即即这样一来，保守力可用两种方式定义：这样一来，保守力可用两种方式定义：（1）保守力是这样一种力，它所作的功与）保守力是这样一种

6、力，它所作的功与路径无关，仅与始、末位置有关。路径无关，仅与始、末位置有关。（2）保守力是沿任意闭合路径作功为零的力。）保守力是沿任意闭合路径作功为零的力。可以证明，上述两种定义是完全等效的。可以证明，上述两种定义是完全等效的。在力学中常见的力有重力（万有引力）、弹力、摩擦力等。我们可以证明：重力、在力学中常见的力有重力（万有引力）、弹力、摩擦力等。我们可以证明：重力、万有引力、弹性力、静电力等作功与路径无关，是万有引力、弹性力、静电力等作功与路径无关，是保守力保守力保守力保守力。摩擦力、磁场力、生。摩擦力、磁场力、生物力等作功与路径有关，是物力等作功与路径有关，是非保守力非保守力非保守力非保

7、守力。现在学习的是第9页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律 如如果果系系统统的的内内力力是是保保守守力力，而而保保守守力力作作功功与与路路径径无无关关，只只决决定定于于始始、终终态态的的相相对对位位置置。因因此此，系系统统内内存存在在一一个个由由相相对对位位置置决决定定的的状状态态函函数数，称称为为势势势势能函数能函数能函数能函数，简称，简称势能势能势能势能，用，用EP表示。表示。物理意义：物理意义：保守力所作功等于系统势能增量的负值。保守力所作功等于系统势能增量的负值。物物理理意意义义：系系统统在在任任一一位位置置时时的的势势能能等等于于从从该该位位置置沿沿任任意意

8、路路径径到到势势能能零零点点的过程中，保守力所作的功。的过程中，保守力所作的功。现在学习的是第10页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律几点说明：几点说明：几点说明：几点说明：势能是属于以保守力相互作用着的整个系统的，它实质上是一种相互势能是属于以保守力相互作用着的整个系统的，它实质上是一种相互势能是属于以保守力相互作用着的整个系统的，它实质上是一种相互势能是属于以保守力相互作用着的整个系统的，它实质上是一种相互作用能，因此，单一物体是不存在所谓势能的。作用能，因此，单一物体是不存在所谓势能的。作用能，因此，单一物体是不存在所谓势能的。作用能，因此，单一物体是不存在所谓

9、势能的。势能是相对的，与零点的选择有关，而势能差是绝对的，与零点的选择势能是相对的，与零点的选择有关，而势能差是绝对的，与零点的选择势能是相对的，与零点的选择有关，而势能差是绝对的，与零点的选择势能是相对的，与零点的选择有关，而势能差是绝对的，与零点的选择无关。无关。无关。无关。势能是位置的能量势能是位置的能量势能是位置的能量势能是位置的能量。势能是与保守力作功有关的概念。对于非保守力作功，不能引用势能的势能是与保守力作功有关的概念。对于非保守力作功，不能引用势能的势能是与保守力作功有关的概念。对于非保守力作功，不能引用势能的势能是与保守力作功有关的概念。对于非保守力作功，不能引用势能的概念。

10、概念。概念。概念。现在学习的是第11页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律现在学习的是第12页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律现在学习的是第13页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律现在学习的是第14页，共23页本章主要阐述三个问题：本章主要阐述三个问题：本章主要阐述三个问题：本章主要阐述三个问题：1 1 1 1）动能和功，着重掌握变力作功。）动能和功，着重掌握变力作功。）动能和功，着重掌握变力作功。）动能和功，着重掌握变力作功。2 2 2 2）保守力作功和势能。）保守力作功和势能。）保守力作功和势能。）保守力作功和势

11、能。3 3 3 3）能量守恒定律。）能量守恒定律。）能量守恒定律。）能量守恒定律。第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律现在学习的是第15页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律(1)(1)功能原理功能原理 系统系统:若干质点若干质点 1 1、2 2、现在学习的是第16页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律(2)(2)机械能守恒和转换定律机械能守恒和转换定律 (3)(3)能量守恒和转换定律能量守恒和转换定律能量转换与守恒定律能量转换与守恒定律能量转换与守恒定律能量转换与守恒定律-能量既不能

12、产生，也不能消灭，它只能从一能量既不能产生，也不能消灭，它只能从一种形式转变为另一种形式，但总能量是恒定不变的种形式转变为另一种形式，但总能量是恒定不变的。能量守恒定律是从大量实验事实中总结出来的，直到今天，还没有发生与之相矛盾的现能量守恒定律是从大量实验事实中总结出来的，直到今天，还没有发生与之相矛盾的现象，因此它是整个自然界中最基本、最普遍的规律之一。恩格斯把象，因此它是整个自然界中最基本、最普遍的规律之一。恩格斯把能量守恒定律能量守恒定律和达尔文的和达尔文的进化论以及细胞学说并列为进化论以及细胞学说并列为1919世纪的三大自然发现。世纪的三大自然发现。现在学习的是第17页，共23页第四章

13、第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律【例例题题】一一沿沿 x x 方方向向的的力力，作作用用在在一一质质量量为为 3 3 的的质质点点上上，质质点点的的运运动动方方程程为为 x=3t4t2t3(SI)，则则力力在在最最初初4 4秒秒内内作作的的功功为为 _，力力在在最初最初4 4秒内的冲量值为秒内的冲量值为_。现在学习的是第18页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律【例题】【例题】质量为质量为 0.10 0.10 的质点，由静止开始沿曲线运动，轨道方程为：的质点，由静止开始沿曲线运动，轨道方程为：，则在，则在 t=0 到到 t=2s 时间内，作用在该质点上的合外

14、力所做的功为时间内，作用在该质点上的合外力所做的功为_。现在学习的是第19页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律例例题、质量量为2kg 的的质点在力点在力 （SI）的作用下，从静止出）的作用下，从静止出发，沿沿x轴正向作直正向作直线运运动。求前三秒内。求前三秒内该力所作的功。力所作的功。解：一解：一维运运动可以用可以用标量量现在学习的是第20页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律【例例题题】有有一一人人造造地地球球卫卫星星，质质量量为为 m，在在地地球球表表面面上上空空2 倍倍于于地地球球半半径径 R 的的高高度度沿沿圆圆轨轨道道运运行行，用用m

15、、R、引引力力常常数数 G 和和地地球的质量球的质量 M 表示表示（1）卫星的动能为）卫星的动能为 ；（2）卫星的引力势能为）卫星的引力势能为 。MmR 2R现在学习的是第21页，共23页第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律【例例题题】质质点点在在某某保保守守力力场场中中的的势势能能为为 ，其其中中r r为为质质点点与与坐坐标标原原点点间间的的距距离离，k k、c c均均为为大大于于零零的的常常数数，作作用用在在质质点点上上的的力力的的大大小小F=_F=_，其其方方向向_。现在学习的是第22页，共23页THE END第四章第四章 能量、能量守恒定律能量、能量守恒定律现在学习的是第23页，共23页