2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：勢能和機(jī)械能守恒定律

1、勢能和機(jī)械能守恒定律勢能 機(jī)械能守恒定律一. 保守力的功 1. 重力的功重力mg 在曲線路徑 ab 上的功： 1)重力的功只與始、末位置有關(guān)，而與路徑無關(guān). 2) 質(zhì)點(diǎn)上升時(shí)，重力作負(fù)功；下降時(shí)，作正功. 結(jié)論:3) 若物體從a出發(fā)經(jīng)任意路徑回到a點(diǎn)，xyzO2. 萬有引力的功 萬有引力在全部路程中的功為： 1)萬有引力的功,只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān). 結(jié)論:上的元功為 在位移元2)質(zhì)點(diǎn)間靠近時(shí)，萬有引力作正功；遠(yuǎn)離時(shí)，作負(fù)功.3)若物體從a出發(fā)經(jīng)任意路徑回到a點(diǎn),rabrF太陽地球Mmrdrab3. 彈性力的功 1)彈性力的功只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān).2)彈簧的變形減小時(shí)，彈性力作正

2、功；增大時(shí)，作負(fù)功.彈簧彈性力由xa 到xb 彈性力的功： 結(jié)論:x自然長度彈簧xFo3)若物體從a出發(fā)經(jīng)任意路徑回到a點(diǎn)，保守力與非保守力: 若力 F 對物體所做的功與路徑有關(guān)，則稱這種力為非保守力，如摩擦力。 若力F 對物體所作的功只與始末位置有關(guān)，而與路徑無關(guān)，稱稱這種力為保守力。如重力、萬有引力、彈性力.重力的功：彈力的功：萬有引力的功：上面三式左邊是保守力的功，右邊是與質(zhì)點(diǎn)始末位置有關(guān)的兩個(gè)位置函數(shù)之差。既然功是能量變化的量度，右邊必代表某種能量的變化，這種由相對位置決定的能量稱為物體的勢能(位能).二. 勢能（Potential Energy）上面三式可寫成一般形式：上式只給出了勢

3、能之差的概念，右邊的兩項(xiàng)都加或減一個(gè)常數(shù)，等式仍成立。到此是否給出了勢能的定義呢？這說明：1）真正有意義的是勢能差而不是勢能的絕對值。2）基于以上原因，我們可以規(guī)定某一位置處勢能為零，以便給出其它點(diǎn)的勢能值。這個(gè)被規(guī)定為勢能零點(diǎn)的位置稱為參考點(diǎn)。 選取 b 為參考點(diǎn)，則故 a 點(diǎn)的勢能質(zhì)點(diǎn)在保守力場中某點(diǎn)的勢能，在量值上等于質(zhì)點(diǎn)從該點(diǎn)移動(dòng)至參考點(diǎn)(勢能零點(diǎn))的過程中，保守力作的功。定義：1. 重力勢能 以地面為參考點(diǎn)（勢能零點(diǎn)）,2. 彈性勢能 以彈簧的平衡位置為勢能零點(diǎn)，3. 萬有引力勢能 選取無限遠(yuǎn)處 為勢能零點(diǎn)，因?yàn)橹挥斜Ｊ亓ψ龅墓κ桥c路徑無關(guān)的，因而當(dāng)參考點(diǎn)選定以后，勢能的值就是唯一確

4、定的.只有當(dāng)物體之間的相互作用力是保守力，才能建立勢能的概念。注意：例如：對于摩擦力，不能引入勢能的概念。質(zhì)點(diǎn)的勢能曲線:zO重力勢能彈性勢能萬有引力勢能xOrO 勢能屬于相互作用的物體系統(tǒng)所共有，“某物體的勢能” 只是習(xí)慣的說法.重力勢能零點(diǎn)可以任意選取，彈性勢能選平衡位置為勢能零點(diǎn)。萬有引力勢能常以無窮遠(yuǎn)為參考點(diǎn)。 勢能的值是相對于參考點(diǎn)（勢能零點(diǎn)）而言的，參考點(diǎn)選擇不同勢能的值不同, 故某點(diǎn)的勢能值是相對的，但任意兩點(diǎn)間的勢能差與勢能零點(diǎn)的選取無關(guān)。如何選擇參考點(diǎn)： 原則上可以任意選擇，但要以研究問題方便為原則。可以任選一個(gè)你認(rèn)為方便的路徑計(jì)算勢能，因?yàn)楸Ｊ亓ψ龅墓κ桥c路徑無關(guān)的。即：保守力做的功等于質(zhì)點(diǎn)勢能的減少，或勢能增