2022-2023學年高二物理競賽課件：功能原理和機械能守恒定律

功能原理和機械能守恒定律

一.質(zhì)點系的動能定理注求和對每個質(zhì)點功能原理和機械能守恒定律質(zhì)點系（n個質(zhì)點）

…………有可能改變系統(tǒng)能量a.一對內(nèi)力沖量和≡０不改變系統(tǒng)動量功之和≡０結(jié)論：作用力與反作用力作功之和與參考系的選取無關,不論在慣性系中還是在非慣性系中都如此。o2o1m1m2b.一對內(nèi)力的功之和=其中一個內(nèi)力與相對位移變化量的點積d

t

[例]

如圖示，物塊m沿斜劈m’下滑，m’沿光滑水平面移動，討論m與m’

之間兩對內(nèi)力功的情況。mm’解：一對彈力：一對摩擦力：<0>0<0<0<0討論：

上述兩種內(nèi)力各起什么作用？

[例]

如圖平板m’放置在光滑的水平面上,物塊m以初速v0水平滑上平板，m與m’

間摩擦因數(shù)為

，如m在平板上運動距離為L，平板在地面運動距離為S時，m與m’的共同速率為v，討論質(zhì)點系（m＋m’）所滿足的動量和能量規(guī)律。mm’v0解：動量守恒動能定理(1)(2)對m’(3)(4)對(m＋m’)對ma.

式(2)+式(3)→式(4)質(zhì)點系動能定理b.

對式(4)

c.

一對非保守內(nèi)力功之和不為零，可使系統(tǒng)動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。討論：一對?nèi)力功之和式中L為m

對m’

相對位移

二.質(zhì)點系的功能原理由改寫比較質(zhì)點系動能變化——所有內(nèi)力的功機械能變化——所有外力和非保守內(nèi)力的功三.機械能守恒定律如(含)則或兩種表述————機械能為不變量

————系統(tǒng)內(nèi)動勢能間轉(zhuǎn)換，由保守內(nèi)力作功完成分析：a.

比較三種方法簡便程度Ⅱ法質(zhì)點系動能定理

Ⅲ法機械能守恒變換積分元Ⅰ法動力學方法(變力作用下運動)b.

如鏈條與接觸面有摩擦，情況如何？討論：b[例]

柔軟鏈條(,

l)放置在如圖光滑面上.初始靜止,鏈條在斜面上長度為b(b<l),求鏈條全部進入斜面時的速度。小結(jié)：應用守恒定律解題時的思路與用牛頓定律解題不同（1）無需具體分析系統(tǒng)中間過程的受力細節(jié)。（2）守恒定律形式中只涉及到系統(tǒng)的始末狀態(tài)物理量。（3）解題步驟大致是：選系統(tǒng)，明過程，審條件，列守恒，解方程.本題可分為三個運動過程，每一過程運用相應的規(guī)律。

[例]

一輕質(zhì)彈簧掛一質(zhì)量為的圓盤時，伸長，一個質(zhì)量為的油質(zhì)球從離盤高處由靜止下落到盤上，然后與盤一起向下運動，求向下運動的最大距離。明確各個過程：與共同向下運動自由下落與碰撞分析：，(系統(tǒng)動量守恒?)(機械能守恒)選重力勢能零點：最底點(B)選彈性勢能零點：彈簧自然長度處(A)解得（選泥球、圓盤、彈簧和地球為系統(tǒng))運動過程系統(tǒng)機械能守恒？

一質(zhì)量為m的物體,位于質(zhì)量可以忽略的直立彈簧正上方高度為處,該物體從靜止開始落向彈簧，若彈簧的勁度系數(shù)為k，不考慮空氣阻力，問：物體可能獲得的最大動能是多少？思考題

2.

勢能曲線