大学物理课件3章第二讲.ppt

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1、河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室1 1）万有引力作功万有引力作功以以 为参考系，为参考系，的的位置矢量为位置矢量为 .一一 万有引力、重力、弹性力作功的特点万有引力、重力、弹性力作功的特点 对对 的万有引力为的万有引力为移动移动 时，时，作元功为作元功为 r 方向单方向单位矢量位矢量3-5 保守力与非保守力保守力与非保守力 势能势能河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室dr河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室2）重力作功重力作功ABDC河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室3

2、）弹性力作功弹性力作功xOF河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室二二 保守力和非保守力保守力和非保守力重力功重力功弹力功弹力功引力功引力功保守力保守力:力所作的功与路径无关力所作的功与路径无关，仅决定于相互，仅决定于相互作用质点的始末相对作用质点的始末相对位置位置.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.河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室三三 势能势能 势能曲线势能曲线 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.保守力的功保守力的功弹性弹性势能势能引力引力势能势能重力重力

3、势能势能弹力弹力功功引力引力功功重力重力功功河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室 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 势能是属于势能是属于系统系统的的.说明说明 势能计算势能计算河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室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 势能曲线势能曲线:由势能函数确定的势能随坐标变化的曲线由势能函数确定的势能随坐标变化的曲线.河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室一一 质点

4、系的动能定理质点系的动能定理 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 对质点系，有对质点系，有 对第对第 个质点，有个质点，有外力功外力功内力功内力功3-6 功能原理功能原理 机械能守恒机械能守恒河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室机械能机械能质点系动能定理质点系动能定理 二二 质点系的功能原理质点系的功能原理 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.河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室当当有有三三

5、机械能守恒定律机械能守恒定律 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.守恒定律的守恒定律的意义意义 不究过程细节而能对系统的状态下结论，这是各不究过程细节而能对系统的状态下结论，这是各个守恒定律的特点和优点个守恒定律的特点和优点.功能原理功能原理河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室 如图的系统，物体如图的系统，物体 A，B 置于光滑的桌面上，置于光滑的桌面上，物体物体 A 和和 C,B 和和 D 之间摩擦因数均不为零，首之间摩擦因数均不为零，首先用外力沿水平方向相向推压先用外力

6、沿水平方向相向推压 A 和和 B，使弹簧压使弹簧压缩，后拆除外力，缩，后拆除外力，则则 A 和和 B 弹开过程中，弹开过程中，对对 A、B、C、D 组成的系统组成的系统 讨论讨论（A）动量守恒，机械能守恒）动量守恒，机械能守恒 .（B）动量不守恒，机械能守恒）动量不守恒，机械能守恒.（C）动量不守恒，机械能不守恒）动量不守恒，机械能不守恒.（D）动量守恒，机械能不一定守恒）动量守恒，机械能不一定守恒.DBCADBCA河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室 下列各物理量中，与参照系有关的物下列各物理量中，与参照系有关的物理量是哪些？理量是哪些？（不考虑相对论效应）（不

7、考虑相对论效应）1）质量）质量 2）动量）动量 3）冲量）冲量 4）动能）动能 5）势能）势能 6）功功答：答：动量、动能、功动量、动能、功.讨讨 论论河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室 解解:由牛顿第二定律和万有由牛顿第二定律和万有引力定律引力定律abo 例例1 已知地球的半径为已知地球的半径为 RE 6.4103 km,今有今有质质量量为为 m=3.0103 kg 的人造地球卫星从半径为的人造地球卫星从半径为 2 RE 的圆形轨道的圆形轨道上上,经如图所示的半椭圆形轨道上的点经如图所示的半椭圆形轨道上的点 a 变轨至半径为变轨至半径为 4RE 的另一个圆形轨

8、道点的另一个圆形轨道点 b上上.点点 a 和点和点 b 处的椭圆轨处的椭圆轨道与圆轨道的切线相切道与圆轨道的切线相切.试问试问:卫星完成了变轨过程后获卫星完成了变轨过程后获得了多少能量得了多少能量?河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室abo已知已知：RE 6.4103 km,m=3.0103 kg 同理同理河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室 完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞 两物体碰撞后两物体碰撞后,以同一速度运动以同一速度运动.碰撞碰撞 两物体互相接触时间极短而互作用力

9、较大两物体互相接触时间极短而互作用力较大的相互作用的相互作用.完全弹性碰撞完全弹性碰撞 两物体碰撞之后，两物体碰撞之后，它们的动能之它们的动能之和不变和不变.非弹性碰撞非弹性碰撞 由于非保守力的作用由于非保守力的作用，两物体碰撞，两物体碰撞后，使机械能转换为热能、声能，化学能等其他形式后，使机械能转换为热能、声能，化学能等其他形式的能量的能量.3-7 碰撞碰撞河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室完全弹性碰撞（五个小球质量全同）（五个小球质量全同）河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室m1m2h 例例1 冲击摆是一种测定子弹速率的装置冲击

10、摆是一种测定子弹速率的装置.木块的质木块的质量为量为 m2,被悬挂在细绳的下端被悬挂在细绳的下端.有一质量为有一质量为 m1 的子的子弹以速率弹以速率 v1 沿水平方向射入木块中后沿水平方向射入木块中后,子弹与木块将子弹与木块将一起摆至高度为一起摆至高度为 h 处处.试求此子弹射入木块前的速率试求此子弹射入木块前的速率.解解 第第一一过程子弹与木过程子弹与木快碰撞动量守恒快碰撞动量守恒 第第二二过程子弹、木块过程子弹、木块一块运动机械能守恒一块运动机械能守恒河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室 例例 2 设有两个质量分别为设有两个质量分别为 和和 ,速度分别速度分

11、别为为 和和 的弹性小球作对心碰撞的弹性小球作对心碰撞,两球的速度方两球的速度方向相同向相同.若碰撞是完全弹性的若碰撞是完全弹性的,求碰撞后的速度求碰撞后的速度 和和 .解解 取速度方向为正向，由动取速度方向为正向，由动量守恒定律得量守恒定律得由机械能守恒定律得由机械能守恒定律得碰前碰前碰后碰后河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室解得解得碰前碰前碰后碰后河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室（1）若）若则则（2）若）若且且则则（3）若）若且且则则讨讨 论论碰前碰前碰后碰后河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室

12、 例例 3 在宇宙中有密度为在宇宙中有密度为 的尘埃的尘埃,这些尘埃相对惯这些尘埃相对惯性参考系是静止的性参考系是静止的.有一质量为有一质量为 m0 的航天器以的航天器以 初速初速 v0 穿过宇宙尘埃穿过宇宙尘埃,由于尘埃粘贴到航天器上由于尘埃粘贴到航天器上,致使航天器致使航天器的速度发生改变的速度发生改变.求航天器的速度与其在尘埃中飞求航天器的速度与其在尘埃中飞 行时行时间的关系间的关系.（设想航天器的外形是面积为（设想航天器的外形是面积为 S 的圆柱体）的圆柱体）解解 尘埃与航天器作尘埃与航天器作完全非弹性完全非弹性碰撞碰撞,则动量守恒则动量守恒.河南城建学院河南城建学院 张凤玲张凤玲媒体美客工作室媒体美客工作室 1999年二月美国年二月美国发射的发射的 “星尘号星尘号”飞船收集慧星尘埃的飞船收集慧星尘埃的想象图想象图