第02章 質(zhì)點運動定律02-動能定理

1第二章質(zhì)點動力學(xué)2.1牛頓運動定律2.2牛頓運動定律應(yīng)用舉例2.3動能定理2.4勢能機械能守恒定律2.5動量定理動量守恒定律

2

力對質(zhì)點所做的功為力在質(zhì)點位移方向的分量與位移大小的乘積。（功是標(biāo)量，過程量）一、功(Work)力的空間累積效應(yīng):

，動能定理。對積累§2.3動能定理B**A1.恒力所做的功3B**A2.變力所做的功B**A元功4質(zhì)點合力的功=

分力的功的代數(shù)和變力功的圖示法5功的大小與參照系有關(guān)功的單位平均功率瞬時功率功率的單位：瓦特（W）做功的三個要素：力、物體、過程3.功率(power)6

例1.

一質(zhì)量為m的小球豎直落入水中，剛接觸水面時其速率為。設(shè)此球在水中所受的浮力與重力相等,水的阻力為,b為一常量。求阻力對球作的功與時間的函數(shù)關(guān)系。解如圖建立坐標(biāo)軸即又由7二、質(zhì)點的動能定理(TheoremofKineticEnergy)B**A定義：動能（KineticEnergy

狀態(tài)函數(shù)）——8動能定理(TheoremofKineticEnergy)功和動能都與

參考系有關(guān)；動能定理僅適用于慣性系。注意：——合力對質(zhì)點所作的功數(shù)值上等于該質(zhì)點動能的增量。9例2.一質(zhì)量為1.0kg的小球系在長為1.0m細繩下端,繩的上端固定在天花板上。起初把繩子放在與豎直線成角處,然后放手使小球沿圓弧下落。試求繩與豎直線成角時小球的速率。解：10由動能定理得11第二章質(zhì)點動力學(xué)2.1牛頓運動定律2.2牛頓運動定律應(yīng)用舉例2.3動能定理2.4勢能機械能守恒定律2.5動量定理動量守恒定律

121.萬有引力作功以

為參考系，

的位置矢量為。一、保守力的功

對

的萬有引力為由點移動到點時，作功為§2.4勢能機械能守恒定律13142.重力作功AB153.彈性力作功16

保守力(conservativeforce):力所作的功與路徑無關(guān)，僅決定于相互作用質(zhì)點的始末相對位置。4.保守力和非保守力重力功彈力功引力功17非保守力:力所作的功與路徑有關(guān)。（例：摩擦力）物體沿閉合路徑運動一周時，保守力對它所作的功等于零。18二、勢能(PotentialEnergy)勢能，與物體間相互作用及相對位置有關(guān)的能量。

保守力的功彈性勢能引力勢能重力勢能彈力功引力功重力功19勢能具有相對性，勢能大小與勢能零點的選取有關(guān)。勢能是位置的函數(shù)。令勢能是屬于系統(tǒng)的。討論：勢能計算201.質(zhì)點系的動能定理質(zhì)點系：由兩個或兩個以上的質(zhì)點構(gòu)成的系統(tǒng)。質(zhì)點系內(nèi)質(zhì)點受力：內(nèi)力+外力對于個質(zhì)點構(gòu)成的質(zhì)點系，其中第個質(zhì)點所受內(nèi)力與外力所做的總功為：內(nèi)力功外力功根據(jù)質(zhì)點的動能定理有：三、功能原理21質(zhì)點系動能定理：作用于質(zhì)點系的內(nèi)力與外力功的代數(shù)和數(shù)值上等于質(zhì)點系動能的增量。即內(nèi)力可以改變質(zhì)點系的動能。對質(zhì)點系，有222.一對作用力和反作用力的功m1m2O一對作用力和反作用力所做的總功等于其中一個質(zhì)點受的作用力沿著相對于另一個質(zhì)點所移動的路徑所作的功。23機械能(mechanicalenergy)3.質(zhì)點系的功能原理質(zhì)點系的功能原理：質(zhì)點系機械能的增量等于外力和非保守內(nèi)力作功之和。質(zhì)點系動能定理

24當(dāng)時，有由質(zhì)點系的功能原理：四、機械能守恒定律(lawofconservationofmechanicalenergy)機械能守恒定律：只有保守內(nèi)力作功的情況下，質(zhì)點系的機械能保持不變。研究守恒定律的意義在于：不究過程細節(jié)而能對系統(tǒng)的狀態(tài)下結(jié)論，這是各個守恒定律的特點和優(yōu)點?；驒C械能守恒定律是一個

普適的定律。即

25過山車——機械能守恒的應(yīng)用26機械能守恒的應(yīng)用實例——宇宙速度第一宇宙速度能使物體繞地球作勻速圓周運動，成為地球的衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。當(dāng)在地面發(fā)射衛(wèi)星時的機械能設(shè)：衛(wèi)星環(huán)繞地球運行所需要的最小速度1``````補充：27神舟七號2008.09.2521:00發(fā)射2008.09.2716:41翟志剛出艙（第29圈）28第二宇宙速度（逃逸速度）脫離地球引力，成為太陽的行星所需要的最小速度2當(dāng)---逃逸速度``````29第三宇宙速度脫離太陽系所需要的最小速度3物體在地球上，地球相對于太陽的速度約為2