3運(yùn)動(dòng)的守恒定律1課件

例3：一質(zhì)量為m的小球最初位于A點(diǎn)，然后沿半徑為r的光滑圓軌道ADCB下滑。試求小球到達(dá)點(diǎn)C時(shí)的角速度和對(duì)圓軌道的作用力。解：研究對(duì)象：小球參考系：地面，建立自然坐標(biāo)系受力分析：例3：一質(zhì)量為m的小球最初位于A點(diǎn)，然后沿半徑為r的光滑圓軌1婉約,纏綿,靈動(dòng)兼保守的中國(guó)建筑！

婉約,纏綿,靈動(dòng)兼保守的中國(guó)建筑！2conservativeforce

保守力的普遍定義：在任意的參考系中，成對(duì)保守力的功只取決于相互作用質(zhì)點(diǎn)的始末相對(duì)位置，而與各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。

保守系統(tǒng)（守恒系統(tǒng)）：所有的作用力都是保守力的系統(tǒng)。conservativeforce保守力的普遍定義3§3-1保守力與非保守力勢(shì)能1.保守力1.1重力作功§3-1保守力與非保守力勢(shì)能1.保守力1.1重42彈性力作功xOxFmxbxa彈性力2彈性力作功xOxFmxbxa彈性力53萬(wàn)有引力作功3萬(wàn)有引力作功6保守力：作功只與初始和終了位置有關(guān)而與路徑無(wú)關(guān)。這一特點(diǎn)的力——萬(wàn)有引力、重力、彈性力。非保守力：作功與路徑有關(guān)的力——如摩擦力數(shù)學(xué)表達(dá)式質(zhì)點(diǎn)沿任意閉合路徑運(yùn)動(dòng)一周時(shí)，保守力對(duì)它所作的功為零。保守力：作功只與初始和終了位置有關(guān)而與路徑無(wú)關(guān)。非7二、勢(shì)能—與質(zhì)點(diǎn)在保守力場(chǎng)中的位置有關(guān)的能量。

萬(wàn)有引力的功重力的功彈力的功引力勢(shì)能重力勢(shì)能彈性勢(shì)能二、勢(shì)能—與質(zhì)點(diǎn)在保守力場(chǎng)中的位置有關(guān)的能量。萬(wàn)有引力的功8討論：（1）勢(shì)能是物體狀態(tài)的函數(shù)。（2）勢(shì)能的大小具有相對(duì)性，其值與勢(shì)能的零點(diǎn)的選取有關(guān)。但兩點(diǎn)間的勢(shì)能差則是絕對(duì)的，與勢(shì)能零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。（3）勢(shì)能是屬于相互作用為保守力的物體所組成的系統(tǒng)的。討論：（1）勢(shì)能是物體狀態(tài)的函數(shù)。（2）勢(shì)能的大小具有相對(duì)性9三、勢(shì)能曲線重力勢(shì)能曲線引力勢(shì)能曲線彈性勢(shì)能曲線三、勢(shì)能曲線重力勢(shì)能曲線引力勢(shì)能曲線彈性勢(shì)能曲線10一維情況下利用勢(shì)能曲線，可判斷質(zhì)點(diǎn)在任一位置的保守力三維情況下一維情況下利用勢(shì)能曲線，可判斷質(zhì)點(diǎn)在任一位置的保守力三維情11§3-2功能原理機(jī)械能守恒定律1.質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)能定理2.系統(tǒng)的功能原理§3-2功能原理機(jī)械能守恒定律1.質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)能定理12OX例1一長(zhǎng)為l，密度均勻的柔軟鏈條，其單位長(zhǎng)度的質(zhì)量為，將其卷成一堆放在地面上，如圖所示。若用手握住鏈條的一端，以加速度a從靜止勻加速上提。當(dāng)鏈條剛好被完全提起時(shí)，求鏈條內(nèi)力所作的功。解：OX例1一長(zhǎng)為l，密度均勻的柔軟鏈條，其單位長(zhǎng)度的質(zhì)量為13例2一汽車的速度v0=36km/h,駛至一斜率為0.010的斜坡時(shí)，關(guān)閉油門。設(shè)車與路面間的摩擦阻力為車重G的0.05倍，問(wèn)汽車能沖上斜坡多遠(yuǎn)？解一：取汽車為研究對(duì)象。汽車上坡時(shí)，受到三個(gè)力的作用。根據(jù)動(dòng)能定理：sGG1G2Nfrtg=0.010，夾角很小例2一汽車的速度v0=36km/h,駛至一斜率為0.0114或代入已知數(shù)字得解二：取汽車和地球這一系統(tǒng)為研究對(duì)象，則系統(tǒng)內(nèi)只有汽車受到和兩個(gè)力的作用，運(yùn)用系統(tǒng)的功能原理，有或代入已知數(shù)字得解二：取汽車和地球這一系統(tǒng)為研究對(duì)象，則系統(tǒng)15如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)只有保守內(nèi)力做功，或者非保守內(nèi)力與外力的總功為零，則系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)換，但機(jī)械能的總值保持不變。這一結(jié)論稱為機(jī)械能守恒定律。常量或3.機(jī)械能守恒定律條件:定律:如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)只有保守內(nèi)力做功，或者非保守內(nèi)力與外力164.能量守恒定律

一個(gè)孤立系統(tǒng)經(jīng)歷任何變化時(shí)，該系統(tǒng)的所有能量的總和是不變的，能量只能從一種形式變化為另外一種形式，或從系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)物體傳給另一個(gè)物體。這就是普遍的能量守恒定律。宏觀系統(tǒng)的總能量：內(nèi)能+動(dòng)能+重力勢(shì)能+靜電能+磁能+形變能+表面能+…廣義內(nèi)能：由系統(tǒng)內(nèi)部狀況決定的能量，即全部微觀粒子各種能量的總和，包括微觀粒子的動(dòng)能、勢(shì)能、化學(xué)能、電離能、核能等等的總和。4.能量守恒定律一個(gè)孤立系統(tǒng)經(jīng)歷任何變化時(shí)，該系17例3起重機(jī)用鋼絲繩吊運(yùn)一質(zhì)量為m的物體，以速度v0作勻速下降，如圖所示。當(dāng)起重機(jī)突然剎車時(shí)，物體因慣性進(jìn)行下降，問(wèn)使鋼絲繩再有多少微小的伸長(zhǎng)？(設(shè)鋼絲繩的勁度系數(shù)為k，鋼絲繩的重力忽略不計(jì))。這樣突然剎車后，鋼絲繩所受的最大拉力將有多大？零重力勢(shì)能點(diǎn)零彈性勢(shì)能點(diǎn)x0hGTv0例3起重機(jī)用鋼絲繩吊運(yùn)一質(zhì)量為m的物體，以速度v0作勻18解

由物體、地球和鋼絲繩所組成的系統(tǒng)。除重力和鋼絲繩中的彈性力外，其它的外力和內(nèi)力都不作功，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。xo位置的機(jī)械能:最低位置的機(jī)械能:x0=G/k=mg/k解由物體、地球和鋼絲繩所組成的系統(tǒng)。除重力和鋼絲繩中的19鋼絲繩所受的最大拉力：由此式可見(jiàn)，如果v0較大，T'm也較大。所以對(duì)于一定的鋼絲繩來(lái)說(shuō)，應(yīng)規(guī)定吊運(yùn)速度v0不得超過(guò)某一限值。鋼絲繩所受的最大拉力：由此式可見(jiàn)，如果v0較20

例4如圖所示，用一彈簧把兩塊質(zhì)量分別為和的板連接起來(lái)。問(wèn)在上需要加多大的壓力方可在力停止作用后，恰能使在跳起時(shí)稍被提起。彈簧的質(zhì)量忽略不計(jì)。oyy2y1例4如圖所示，用一彈簧把兩塊質(zhì)量分別為和21oyy2y1FF1解

根據(jù)受力平衡有被提起必須滿足oyy2y1FF1解根據(jù)受力平衡有被提起必須滿足22例3：一質(zhì)量為m的小球最初位于A點(diǎn)，然后沿半徑為r的光滑圓軌道ADCB下滑。試求小球到達(dá)點(diǎn)C時(shí)的角速度和對(duì)圓軌道的作用力。解：研究對(duì)象：小球參考系：地面，建立自然坐標(biāo)系受力分析：例3：一質(zhì)量為m的小球最初位于A點(diǎn)，然后沿半徑為r的光滑圓軌23婉約,纏綿,靈動(dòng)兼保守的中國(guó)建筑！

婉約,纏綿,靈動(dòng)兼保守的中國(guó)建筑！24conservativeforce

保守力的普遍定義：在任意的參考系中，成對(duì)保守力的功只取決于相互作用質(zhì)點(diǎn)的始末相對(duì)位置，而與各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。

保守系統(tǒng)（守恒系統(tǒng)）：所有的作用力都是保守力的系統(tǒng)。conservativeforce保守力的普遍定義25§3-1保守力與非保守力勢(shì)能1.保守力1.1重力作功§3-1保守力與非保守力勢(shì)能1.保守力1.1重262彈性力作功xOxFmxbxa彈性力2彈性力作功xOxFmxbxa彈性力273萬(wàn)有引力作功3萬(wàn)有引力作功28保守力：作功只與初始和終了位置有關(guān)而與路徑無(wú)關(guān)。這一特點(diǎn)的力——萬(wàn)有引力、重力、彈性力。非保守力：作功與路徑有關(guān)的力——如摩擦力數(shù)學(xué)表達(dá)式質(zhì)點(diǎn)沿任意閉合路徑運(yùn)動(dòng)一周時(shí)，保守力對(duì)它所作的功為零。保守力：作功只與初始和終了位置有關(guān)而與路徑無(wú)關(guān)。非29二、勢(shì)能—與質(zhì)點(diǎn)在保守力場(chǎng)中的位置有關(guān)的能量。

萬(wàn)有引力的功重力的功彈力的功引力勢(shì)能重力勢(shì)能彈性勢(shì)能二、勢(shì)能—與質(zhì)點(diǎn)在保守力場(chǎng)中的位置有關(guān)的能量。萬(wàn)有引力的功30討論：（1）勢(shì)能是物體狀態(tài)的函數(shù)。（2）勢(shì)能的大小具有相對(duì)性，其值與勢(shì)能的零點(diǎn)的選取有關(guān)。但兩點(diǎn)間的勢(shì)能差則是絕對(duì)的，與勢(shì)能零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。（3）勢(shì)能是屬于相互作用為保守力的物體所組成的系統(tǒng)的。討論：（1）勢(shì)能是物體狀態(tài)的函數(shù)。（2）勢(shì)能的大小具有相對(duì)性31三、勢(shì)能曲線重力勢(shì)能曲線引力勢(shì)能曲線彈性勢(shì)能曲線三、勢(shì)能曲線重力勢(shì)能曲線引力勢(shì)能曲線彈性勢(shì)能曲線32一維情況下利用勢(shì)能曲線，可判斷質(zhì)點(diǎn)在任一位置的保守力三維情況下一維情況下利用勢(shì)能曲線，可判斷質(zhì)點(diǎn)在任一位置的保守力三維情33§3-2功能原理機(jī)械能守恒定律1.質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)能定理2.系統(tǒng)的功能原理§3-2功能原理機(jī)械能守恒定律1.質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)能定理34OX例1一長(zhǎng)為l，密度均勻的柔軟鏈條，其單位長(zhǎng)度的質(zhì)量為，將其卷成一堆放在地面上，如圖所示。若用手握住鏈條的一端，以加速度a從靜止勻加速上提。當(dāng)鏈條剛好被完全提起時(shí)，求鏈條內(nèi)力所作的功。解：OX例1一長(zhǎng)為l，密度均勻的柔軟鏈條，其單位長(zhǎng)度的質(zhì)量為35例2一汽車的速度v0=36km/h,駛至一斜率為0.010的斜坡時(shí)，關(guān)閉油門。設(shè)車與路面間的摩擦阻力為車重G的0.05倍，問(wèn)汽車能沖上斜坡多遠(yuǎn)？解一：取汽車為研究對(duì)象。汽車上坡時(shí)，受到三個(gè)力的作用。根據(jù)動(dòng)能定理：sGG1G2Nfrtg=0.010，夾角很小例2一汽車的速度v0=36km/h,駛至一斜率為0.0136或代入已知數(shù)字得解二：取汽車和地球這一系統(tǒng)為研究對(duì)象，則系統(tǒng)內(nèi)只有汽車受到和兩個(gè)力的作用，運(yùn)用系統(tǒng)的功能原理，有或代入已知數(shù)字得解二：取汽車和地球這一系統(tǒng)為研究對(duì)象，則系統(tǒng)37如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)只有保守內(nèi)力做功，或者非保守內(nèi)力與外力的總功為零，則系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)換，但機(jī)械能的總值保持不變。這一結(jié)論稱為機(jī)械能守恒定律。常量或3.機(jī)械能守恒定律條件:定律:如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)只有保守內(nèi)力做功，或者非保守內(nèi)力與外力384.能量守恒定律

一個(gè)孤立系統(tǒng)經(jīng)歷任何變化時(shí)，該系統(tǒng)的所有能量的總和是不變的，能量只能從一種形式變化為另外一種形式，或從系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)物體傳給另一個(gè)物體。這就是普遍的能量守恒定律。宏觀系統(tǒng)的總能量：內(nèi)能+動(dòng)能+重力勢(shì)能+靜電能+磁能+形變能+表面能+…廣義內(nèi)能：由系統(tǒng)內(nèi)部狀況決定的能量，即全部微觀粒子各種能量的總和，包括微觀粒子的動(dòng)能、勢(shì)能、化學(xué)能、電離能、核能等等的總和。4.能量守恒定律一個(gè)孤立系統(tǒng)經(jīng)歷任何變化時(shí)，該系39例3起重機(jī)用鋼絲繩吊運(yùn)一質(zhì)量為m的物體，以速度v0作勻速下降，如圖所示。當(dāng)起重機(jī)突然剎車時(shí)，物體因慣性進(jìn)行下降，問(wèn)使鋼絲繩再有多少微小的伸長(zhǎng)？(設(shè)鋼絲繩的勁度系數(shù)為k，鋼絲繩的重力忽略不計(jì))。這樣突然剎車后，鋼絲繩所受的最大拉力將有多大？零重力勢(shì)能點(diǎn)零彈性勢(shì)能點(diǎn)x0hGTv0例3起重機(jī)用鋼絲繩吊運(yùn)一質(zhì)量為m的物體，以速度v0作勻40解

由物體、地球和鋼絲繩所組成的系統(tǒng)。除重力和鋼絲繩中的彈性力外，其它的外力和內(nèi)力都不作功，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。xo位置的機(jī)械能:最低位置的機(jī)械能:x0=G/k=mg/k解由物體、地球和鋼絲繩所組成的系統(tǒng)。除重力和鋼絲繩中的41鋼絲繩所受的最大拉力：由此式可見(jiàn)，如果v0較大，T'm也較大。所以對(duì)于一定的鋼絲繩來(lái)說(shuō)，應(yīng)規(guī)定吊運(yùn)速度v0不得超過(guò)某一限值。鋼絲