第02章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)定律02-動(dòng)能定理

1第二章質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律2.2牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用舉例2.3動(dòng)能定理2.4勢(shì)能機(jī)械能守恒定律2.5動(dòng)量定理動(dòng)量守恒定律

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力對(duì)質(zhì)點(diǎn)所做的功為力在質(zhì)點(diǎn)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(dòng)能定理。對(duì)積累§2.3動(dòng)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(diǎn)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(shí)功率功率的單位：瓦特（W）做功的三個(gè)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(shí)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(duì)球作的功與時(shí)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(diǎn)的動(dòng)能定理(TheoremofKineticEnergy)B**A定義：動(dòng)能（KineticEnergy

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

參考系有關(guān)；動(dòng)能定理僅適用于慣性系。注意：——合力對(duì)質(zhì)點(diǎn)所作的功數(shù)值上等于該質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能的增量。9例2.一質(zhì)量為1.0kg的小球系在長(zhǎng)為1.0m細(xì)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(shí)小球的速率。解：10由動(dòng)能定理得11第二章質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律2.2牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用舉例2.3動(dòng)能定理2.4勢(shì)能機(jī)械能守恒定律2.5動(dòng)量定理動(dòng)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(duì)

的萬有引力為由點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)時(shí)，作功為§2.4勢(shì)能機(jī)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(diǎn)的始末相對(duì)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(yùn)動(dòng)一周時(shí)，保守力對(duì)它所作的功等于零。18二、勢(shì)能(PotentialEnergy)勢(shì)能，與物體間相互作用及相對(duì)位置有關(guān)的能量。

保守力的功彈性勢(shì)能引力勢(shì)能重力勢(shì)能彈力功引力功重力功19勢(shì)能具有相對(duì)性，勢(shì)能大小與勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān)。勢(shì)能是位置的函數(shù)。令勢(shì)能是屬于系統(tǒng)的。討論：勢(shì)能計(jì)算201.質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)系：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的系統(tǒng)。質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)質(zhì)點(diǎn)受力：內(nèi)力+外力對(duì)于個(gè)質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的質(zhì)點(diǎn)系，其中第個(gè)質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的動(dòng)能定理有：三、功能原理21質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理：作用于質(zhì)點(diǎn)系的內(nèi)力與外力功的代數(shù)和數(shù)值上等于質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能的增量。即內(nèi)力可以改變質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能。對(duì)質(zhì)點(diǎn)系，有222.一對(duì)作用力和反作用力的功m1m2O一對(duì)作用力和反作用力所做的總功等于其中一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受的作用力沿著相對(duì)于另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)所移動(dòng)的路徑所作的功。23機(jī)械能(mechanicalenergy)3.質(zhì)點(diǎn)系的功能原理質(zhì)點(diǎn)系的功能原理：質(zhì)點(diǎn)系機(jī)械能的增量等于外力和非保守內(nèi)力作功之和。質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理

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

普適的定律。即

25過山車——機(jī)械能守恒的應(yīng)用26機(jī)械能守恒的應(yīng)用實(shí)例——宇宙速度第一宇宙速度能使物體繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(shí)的機(jī)械能設(shè)：衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行所需要的最小速度1``````補(bǔ)充：27神舟七號(hào)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(duì)于太陽的速度約為2