大学物理359保守力与非保守力.pptx
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1、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功与功率功与功率第五次课第五次课保守力与非保守力保守力与非保守力势能势能机械能守恒定律机械能守恒定律完全弹性碰撞完全弹性碰撞质点系的动能定理质点系的动能定理完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞质点系的功能原理质点系的功能原理1.1.功的计算,熟练计算功的计算,熟练计算变力的功变力的功,理解,理解保守力做功保守力做功的特征;的特征;2.2.质点、质点系的质点、质点系的动能动能;3.3.熟练使用熟练使用动能定理或功能原理动能定理或功能原理解题,解题,注意注意内力的功可以改变质点系的总动能;内力的功可以改变质点系的总动
2、能;4.4.熟练使用熟练使用机械能守恒定律机械能守恒定律解题,对综解题,对综合性问题要能划分阶段,分别选用恰当合性问题要能划分阶段,分别选用恰当的力学定理或守恒定律求解。的力学定理或守恒定律求解。基本要求基本要求第三章第三章 动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒物理学物理学第五版第五版4(1)万有引力作功万有引力作功一一 万有引力重力和弹性力作功的特点万有引力重力和弹性力作功的特点 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 3-53-5保守力与非保守力势能保守力与非保守力势能 第三章第三章 动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒物理学物理学第五版第五版5m从从A到到B的过
3、程中的过程中 作功:作功:3-53-5保守力与非保守力势能保守力与非保守力势能 例例1 1、一陨石从距地面高为、一陨石从距地面高为h h处由静止开始落向地处由静止开始落向地面,忽略空气阻力,求陨石下落过程中,万有引面,忽略空气阻力,求陨石下落过程中,万有引力的功是多少?力的功是多少?解解:取地心为原点,引力与矢径方:取地心为原点,引力与矢径方向相反向相反abhRoxyzO重力重力mg 在曲线路径在曲线路径 M1M2 上的功为上的功为 重力所作的功等于重力的大小乘以质点起始位置与末了重力所作的功等于重力的大小乘以质点起始位置与末了位置的高度差。位置的高度差。(1)(1)重力的功只与始、末位置有关
4、,而与质点所行经的路重力的功只与始、末位置有关,而与质点所行经的路 径无关。径无关。(2)(2)质点上升时,重力作负功;质点下降时,重力作正功。质点上升时,重力作负功;质点下降时,重力作正功。mG结论结论(2)重力作功重力作功第三章第三章 动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒物理学物理学第五版第五版8(3)弹性力作功弹性力作功弹性力弹性力3-53-5保守力与非保守力势能保守力与非保守力势能 第三章第三章 动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒物理学物理学第五版第五版9xFdxdWx2x1O3-53-5保守力与非保守力势能保守力与非保守力势能 (1)弹性力的功只与始、末位置有关,而与质点所行弹性力
5、的功只与始、末位置有关,而与质点所行经的路径无关。经的路径无关。(2)弹簧的变形减小时,弹性力作正功;弹簧的变弹簧的变形减小时,弹性力作正功;弹簧的变形增大时,弹性力作负功。形增大时,弹性力作负功。结论结论第三章第三章 动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒物理学物理学第五版第五版10在这个过程中所作的功为在这个过程中所作的功为 摩擦力的功,不仅与始、末位置有关,而且与质点所行经摩擦力的功,不仅与始、末位置有关,而且与质点所行经的路径有关的路径有关 。摩擦力方向始终与质点相对运动方向相反摩擦力方向始终与质点相对运动方向相反结论结论摩擦力摩擦力(4)摩擦力作功摩擦力作功3-53-5保守力与非保守力
6、势能保守力与非保守力势能 一轻弹簧的劲度系数为一轻弹簧的劲度系数为k=100N/m,用手推一质量,用手推一质量 m=0.1 kg 的物体把弹簧压缩到离平衡位置为的物体把弹簧压缩到离平衡位置为x1=0.02m处处,如图所如图所示。放手后,物体沿水平面移动到示。放手后,物体沿水平面移动到x2=0.1m而停止。而停止。放手后,物体运动到放手后,物体运动到 x 1 处和弹簧分离。在整个过程中处和弹簧分离。在整个过程中,解解例例物体与水平面间的滑动摩擦系数。物体与水平面间的滑动摩擦系数。求求摩擦力作功摩擦力作功弹簧弹性力作功弹簧弹性力作功根据动能定理有根据动能定理有第三章第三章 动量守恒和能量守恒动量守
7、恒和能量守恒物理学物理学第五版第五版12 保守力保守力所作的功与路径无关所作的功与路径无关,仅决定,仅决定于于始、末始、末位置位置二保守力与非保守力二保守力与非保守力 保守力作功的数学表达式保守力作功的数学表达式弹力的功弹力的功引力的功引力的功3-53-5保守力与非保守力势能保守力与非保守力势能 第三章第三章 动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒物理学物理学第五版第五版13 质点沿任意质点沿任意闭合闭合路径运动一周时,路径运动一周时,保守保守力对它所作的功为零力对它所作的功为零非保守力: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)3-53-5保守力与非保守力
8、势能保守力与非保守力势能 质点在保守力场中某点的势能,在量值上等于质点质点在保守力场中某点的势能,在量值上等于质点从从M点移动至零势能点点移动至零势能点M0 的过程中保守力的过程中保守力1.重力势能重力势能 2.弹性势能弹性势能 xyzOOx所作的功。所作的功。三势能三势能重力势能以地面为零势能点重力势能以地面为零势能点弹性势能以弹簧原长为零势能点弹性势能以弹簧原长为零势能点3.万有引力势能万有引力势能 rMm等势面等势面x弹性弹性势能势能引力引力势能势能弹力弹力的功的功引力引力的功的功引力势能以无穷远为零势能点。引力势能以无穷远为零势能点。第三章第三章 动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒物
9、理学物理学第五版第五版16保守力的功保守力的功保守力作正功,势能减少保守力作正功,势能减少 势能具有势能具有相对性,相对性,势能势能大小大小与势能与势能零零 点点的选取的选取有关有关 势能是势能是状态的状态的函数函数 势能是属于势能是属于系统的系统的讨论讨论 势能差与势能零点选取无关势能差与势能零点选取无关3-53-5保守力与非保守力势能保守力与非保守力势能 第三章第三章 动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒物理学物理学第五版第五版17 四势能曲线四势能曲线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3-53-5保守力与非保守力势能保守力与非保守力势能 第三章第三章
10、 动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒物理学物理学第五版第五版18外力功外力功 内力功内力功一质点系的动能定理一质点系的动能定理 质点系质点系动能定理动能定理 内力可以改变质点系的总动能内力可以改变质点系的总动能,但但不能改变质点系的总动量。不能改变质点系的总动量。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3-63-6功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律(1)内力和为零内力和为零,内力功的和内力功的和是否为零?是否为零?不一定为零不一定为零ABABSL讨论讨论(2)内力的功也能改变系统的动能内力的功也能改变系统的动能例例:炸弹爆炸,过程内力和为零,但内力所做的
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