2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：保守力 成對(duì)力的功 勢(shì)能

1、保守力 成對(duì)力的功 勢(shì)能一、 保守力 根據(jù)各種力做功的特點(diǎn)，可將力分為保守力和非保守力。 保守力（conservative force）：如：重力、萬(wàn)有引力、彈性力以及靜電力等。 非保守力（non-conservative force）：如：摩擦力、回旋力等。 做功與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置有關(guān)的力。 做功不僅與始末位置有關(guān)，還與路徑有關(guān)的力。 保守力 成對(duì)力的功 勢(shì)能 能量是反映各種運(yùn)動(dòng)形式共性的物理量，各種運(yùn)動(dòng)形式的相互轉(zhuǎn)化可以用能量來(lái)量度。各種運(yùn)動(dòng)形式的相互轉(zhuǎn)化遵守能量守恒定律。 與機(jī)械運(yùn)動(dòng)直接相關(guān)的能量是機(jī)械能，它是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即位置和速度）的單值函數(shù)，包括動(dòng)能和勢(shì)能。能量 能量是

2、物體狀態(tài)的單值函數(shù)。物體狀態(tài)發(fā)生變化，它的能量也隨之變化。動(dòng)能定理設(shè)質(zhì)點(diǎn)在變力 的作用下沿曲線從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，變力所做的功為：由牛頓第二定律：定義質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能（kinetic energy）：則有 動(dòng)能定理（theorem of kinetic energy）：合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)所做的功等于質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能的增量。 3. 功是一個(gè)過(guò)程量，而動(dòng)能是一個(gè)狀態(tài)量。1. 與參考系有關(guān)，動(dòng)能定理只在慣性系中成立。2.4. 微分形式：例 裝有貨物的木箱，重量G=980 N，要把它運(yùn)上汽車?，F(xiàn)將長(zhǎng)l=3 m的木板擱在汽車后部，構(gòu)成一斜面，然后把木箱沿斜面拉上汽車。斜面與地面成30角，木箱與斜面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)=0.20，

3、繩的拉力 與斜面成10角，大小為700 N。 求：（1）木箱所受各力所做的功；（2）合外力對(duì)木箱所做的功；（3）如改用起重機(jī)把木箱直接吊上汽車能不能少做些功？木箱所受的力分析如圖所示 。拉力F 所做的功重力所做的功解： （1）每個(gè)力所做的功：正壓力所做的功根據(jù)牛頓第二定律：摩擦力所做的功：（2）合力所做的功：（3）如改用起重機(jī)把木箱吊上汽車。所用拉力 F 至少要等于重力。這時(shí)拉力所做的功為 等于重力所做的功，而符號(hào)相反，這時(shí)合外力所做的功為零。與（1）中 F做的功相比較，用了起重機(jī)能夠少做功。（1）中推力 F 所多做的功：其中，435 J 的功用于克服摩擦力，轉(zhuǎn)變成熱量；余下165 J 的功將使木箱的動(dòng)能增加。例 柔軟均質(zhì)物體以初速v0 送上平臺(tái)，物體前端在平臺(tái)上滑行 s 距離后停止。設(shè)滑道上無(wú)摩擦，物體與臺(tái)面間的摩擦因數(shù)為 ，且 s ，求初速度v0 。解：由動(dòng)能定理：重力的功 重力做功只與質(zhì)點(diǎn)的起始和終了位置有關(guān)， 而與所經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，重力是保守力 ！設(shè)物體m從a點(diǎn)沿任一曲線移動(dòng)到b點(diǎn)。在元位移 中，重力所做的元功為 如果物體沿閉合路徑abcda運(yùn)動(dòng)一周，容易計(jì)算重力所做的功為： 討論 表明保守力沿任何閉合路徑做功等于零。 （L為任意閉合路徑）或彈性力的功 彈性力做功只與質(zhì)點(diǎn)的起始和終了位置有關(guān)，而與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)