第三章功和能1.ppt

1,大学物理,山东省精品课程,山东轻工业学院数理学院,2,第三章功和能,3.1功3.2几种常见力的功3.3动能定理3.4势能机械能守恒定律,本章内容：,3,一、掌握功的概念,能计算变力的功,理解保守力作功的特点及势能的概念,会计算万有引力、重力和弹性力的势能。,二、掌握动能定理和机械能守恒定律,掌握运用能量守恒定律分析力学问题的思想和方法。,基本教学要求,4,3.1功,力的空间累积效应：,一、功,1.恒力作用下的功,位移无限小时，,元功,5,2.变力的功,6,（1）功是过程量,与路径有关。,讨论,（2）功的正、负,正功,负功,7,(3)作功的图示,图中曲线下的面积等于变力所做功的代数和。,（4）合力的功，等于各分力的功的代数和。,若,则,（5）功的单位：焦耳,8,3.功率,功率单位:,力在单位时间内所作的功。,平均功率,瞬时功率,W或Js1,9,解:（一维运动可以用标量）,求:前三秒内该力所作的功。,例1质量为2kg的质点在力(SI)的作用下，从静止出发，沿x轴正向作直线运动。,10,11,分析,例2质量为10kg的质点，在外力作用下，在x,y平面上作曲线运动，该质点速度为,求在质点从y=16m到y=32m的过程中，外力做的功。,12,解,13,t:12s,统一变量,确定时间的上下限,y:1632m,积分，得,14,3.2几种常见力的功,一、重力的功,重力的功只与始、末位置有关,而与质点路径无关。,x,y,z,m,G,结论:,重力,a,b,15,二、万有引力的功,M,a,b,m,万有引力,16,万有引力的功，也是只与始、末位置有关,而与质点所经的路径无关。,结论:,17,三、弹性力的功,弹性力的功只与始、末位置有关,而与质点路径无关。,弹簧弹性力,由x1到x2路程上弹性力的功为,结论:,18,四、摩擦力的功,摩擦力做功,摩擦力的功与质点路径有关。,摩擦力方向与质点速度方向相反。,结论:,摩擦力,19,3.3动能定理,1.质点的动能定理,A,B,质点m在合外力作用下自A点移动到B点,合外力作的功：,元功,20,总功,动能,即,合外力对质点所作的功等于质点动能的增量。,21,注意,（1）合力做的功等于质点始、末状态动能的增量。,（2）Ek是一个状态量,A是过程量。,（3）动能定理适用于惯性系。,22,对质点m1和m2,外力：,内力：,初速度：,末速度：,二、质点系动能定理,质点系,23,系统末动能系统初动能,外力的功之和内力的功之和,对质点系,有,24,所有外力对质点系做的功和内力对质点系做的功之和等于质点系总动能的增量。,内力可以改变系统的总动能。,A外A内EKEK0,记作：,25,讨论,(1)对系统所做的功A等于系统动能的增量。,(2)A包括内力做功和外力做功。,(3)系统的动能与外力、内力都有关。,26,例长为l的均质链条，部分置于水平面上，其余自然下垂,若链条与水平面间静摩擦系数为0，滑动摩擦系数为。,0,(1)满足什么条件时,链条将开始滑动？(2)若下垂部分长度为b时，链条自静止开始滑动，当链条末端刚刚滑离桌面时,其速度等于多少？,b,y,求:,27,(1)设链条线密度为，下垂链条长度y,解：,拉力大于最大静摩擦力时,链条将开始滑动。,0,y,y,28,摩擦力的元功,重力的元功,0,y,