3功和能

3功和能nullnullWORK AND ENERGYnull基本要求：（一）掌握保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能。（二）熟练掌握功的概念，能计算直线运动情况下变力的功。（三）熟练掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律，并能熟练应用。null§3-1　功 (Work)一．功------力的空间积累效应 CASE1 恒力作用下的功rFFrFFCASE2 恒力作用下的功W=FrnullCASE3 变力作用下的功...

nullnullWORK AND ENERGYnull基本要求：（一）掌握保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能。（二）熟练掌握功的概念，能计算直线运动情况下变力的功。（三）熟练掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律，并能熟练应用。null§3-1　功 (Work)一．功------力的空间积累效应 CASE1 恒力作用下的功rFFrFFCASE2 恒力作用下的功W=FrnullCASE3 变力作用下的功讨论: 1)功的正负W>0外力作正功 W<0外力作F负功 W=0外力不作功 ( 时不作功)ABF1F2F3Fidr1dr2dr3drinull2) 示功图X3)功是一个过程量,与路径有关4)合力的功,等于各分力的功的代数和null例题:设作用在质量为2kg上的物体上的力F=6t(N),若物体由静止出发沿直线运动,在开始的2s内该力作了多少功?解:null二.　功率 (power) 1. 功率 —— 描述作功快慢的物理量单位时间内所作的功2. 平均功率3. (瞬时)功率null例题:某物体在恒力F的作用下沿水平地面通过位移S (如图) 1)有摩擦力时，该力作功多 2)有摩擦力时，该力作功的功率小 3)不管有无摩擦力，该力作功都相同 4)不管有无摩擦力，该力作功的功率都相同解:FFs2、3正确null一. 动能 (kinetic energy)---- 运动物体所具有的一种能量§3-2.动能定理 (theorem of kinetic energy) 二. 动能定理变力作用下物体的运动null 合外力的功,等于物体动能的增量动能定理 — 作功与物体运动状态变化的关系外力作正功,动能增加外力作负功,动能减少 ----力的空间积累使物体动能增加 推广 讨论----动能定理null 一. 重力势能 (gravity potential energy) mgh 势能零点的选取物体从A运动到B, 求重力作的功:A §3-3. 保守力势能haBhbnull结论: 1) 重力作功,重力势能减少 2) 重力作功,与路径无关,仅取决于始末位置. 3) 沿闭合环路一周,重力作功为零-----重力为保守力(conservation force)保守力与非保守力保守力: 1) 作功与路径无关,仅取决于始末位置. 2) 沿闭合环路一周,该力作功为零对保守力,可引进势能概念null二. 弹性势能 (elastic potential energy) 弹力作功，弹性势能减少弹力为保守力F=－kx弹簧振子系统0 xb xa X 胡克定律Fnull三.引力势能 (gravitational potential energy) 从ra到rb引力做的功：nullnull四.　势能小结 1. 引入势能的条件 a)针对系统而言 (对一个物体无势能而言) b)相互作用力为保守力 c)有一定的相对位置, 势函数为单值函数2. 势能零点的选取 null3. 势能与保守力的关系弹性势能 引力势能重力势能一般:null§3-4　功能原理机械能守恒定律一．功能原理 1. 机械能 (mechanical energy) 动能加势能 2.功能原理  合力分类: 外力: 系统外物体对系统内物体的作用力内力: 系统内物体间的相互作用力分保守内力和非保守内力物体组的受力和运动外力内力null功能原理 (principal work-energy) 外力和非保守内力作功之和,等于系统机械能的增加由动能定理null二．机械能守恒定律条件：结论: 理解: 动能的增加等于势能的减少三. 能量转化和守恒定律 (自学)null 练习题 1.一质点受力 (SI)作用,沿X轴正方向运动,从x=2到 x=4过程中,该力做的功为多少?解:24null2.质量为m=0.5kg的质点，在XY平面内运动，方程为x=5t，y=0.5t2 (SI),求从t=2s到 t=4s这段时间内,外力对质点作的功.解:null3. 如图,木块m沿固定的光滑斜面下滑,当下降h高度时,重力的瞬时功率为多少?解:hmgvnull4. 楼上比楼下高10米,自动扶梯长20米,以匀速向上运动,若扶梯每分钟运送100人上楼梯，人的平均质量50kg，求扶梯的电机功率至少为多少？解:W=100mgh=490000J P=W/t=490000/60=8.17(kw)null5. 如图,物体质量m=2kg,沿固定的四分之一圆弧由A静止滑下,到达B点时的速率v=6m/s,求摩擦力作的功.null  解法1.由动能定理求  解法2.由功能原理求m=2kgv=6m/snull6. 已知在半径为R的光滑球面上,一物体自顶端静止下滑,问物体在何处脱离球面?解:null7. 一人造地球卫星质量为m,在地球表面上空2倍于地球半径R的高度沿圆轨道运行,用m、R、引力常数G和地球质量M表示（1）卫星的动能（2）卫星的引力势能解:（1）（2）

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