《物理课件3-6功能原理 机械能守恒定律.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理课件3-6功能原理 机械能守恒定律.ppt（28页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律一一 质点系的动能定理质点系的动能定理 质点系质点系动能定理动能定理 内力内力可以改变质点系的动能可以改变质点系的动能注意注意 对质点系，有对质点系，有 对第对第 个质点，有个质点，有外外力功力功内内力功力功第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律机械能机械能质点系动能定理质点系动能定理 非非保守保守力的功
2、力的功二二 质点系的功能原理质点系的功能原理 质点系的质点系的功能原理功能原理:质点系质点系机械能的增量机械能的增量等于等于外力外力和和非保守内力非保守内力作功之和作功之和.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律当当时，时，有有 功能原理功能原理三三 机械能守恒定律机械能守恒定律 机械能守恒定律机械能守恒定律 只有保守内力作功的情况下，只有保守内力作功的情况下，质点系的机械能保持不变质点系的机械能保持不变.守恒定律的守恒定律的意义意义 不究过程细节而能对系统的状态下结
3、论，这是各不究过程细节而能对系统的状态下结论，这是各个守恒定律的特点和优点个守恒定律的特点和优点.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律 如图的系统，物体如图的系统，物体 A，B 置于光滑的桌面上，置于光滑的桌面上，物体物体 A 和和 C,B 和和 D 之间之间摩擦因数均不为零摩擦因数均不为零，首，首先用外力沿水平方向相向推压先用外力沿水平方向相向推压 A 和和 B，使弹簧压使弹簧压缩，后拆除外力，缩，后拆除外力，则则 A 和和 B 弹开过程中，弹开过程中，对对 A、
4、B、C、D 组成的系统组成的系统 讨论讨论（A）动量守恒，机械能守恒动量守恒，机械能守恒 .（B）动量不守恒，机械能守恒动量不守恒，机械能守恒.（C）动量不守恒，机械能不守恒动量不守恒，机械能不守恒.（D）动量守恒，机械能不一定守恒动量守恒，机械能不一定守恒.DBCADBCA第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律 下列各物理量中，与参照系有关的物下列各物理量中，与参照系有关的物理量是哪些？理量是哪些？（不考虑相对论效应）（不考虑相对论效应）1）质量质量 2）动量动量
5、3）冲量冲量 4）动能动能 5）势能势能 6）功功答：答：动量、动能、功动量、动能、功.讨讨 论论第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律例：例：一雪橇从高度为一雪橇从高度为50m 的山顶上点的山顶上点A沿冰道由静止下沿冰道由静止下滑滑,山顶到山下的坡道长为山顶到山下的坡道长为500m.雪橇滑至山下点雪橇滑至山下点B后后,又沿水平冰道继续滑行又沿水平冰道继续滑行,滑行若干米后停止在滑行若干米后停止在C处处.若摩若摩擦因数为擦因数为0.050.求此雪橇沿水平冰道滑行的路程
6、求此雪橇沿水平冰道滑行的路程.(点点B附近可视为连续弯曲的滑道附近可视为连续弯曲的滑道.忽略空气阻力忽略空气阻力.)第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律已知已知求求解解 以雪橇、冰道和地球为一系统，由功能原理得以雪橇、冰道和地球为一系统，由功能原理得又又第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律可得可得由功能原理由功能原理代入已知数据有代入已知
7、数据有第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律 例例 有一轻弹簧，其一端系在铅直放置的圆环的顶有一轻弹簧，其一端系在铅直放置的圆环的顶点点P，另一端系一质量为另一端系一质量为m 的小球，小球穿过圆环并在的小球，小球穿过圆环并在圆环上运动圆环上运动(不计摩擦不计摩擦).开始小球静止于点开始小球静止于点 A,弹簧处弹簧处于自然状态于自然状态,其长度为圆环半径其长度为圆环半径R;当小球运动到圆环的当小球运动到圆环的底端点底端点B时时,小球对圆环没有压力小球对圆环没有压力.求弹
8、簧的劲度系数求弹簧的劲度系数.解解 以弹簧、小球和地球为一系统，以弹簧、小球和地球为一系统，只有保守内力做功只有保守内力做功系统机械能守恒系统机械能守恒取图中点取图中点 为重力势能零点为重力势能零点第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律又又 所以所以即即系统机械能守恒系统机械能守恒,图中图中 点为重力势能零点点为重力势能零点第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守
9、恒定律机械能守恒定律例：例：如图，一质量为如图，一质量为 m 的物体，位于质量可以忽略的的物体，位于质量可以忽略的直立弹簧正上方高度为直立弹簧正上方高度为 h 处，该物体从静止开始落向弹处，该物体从静止开始落向弹簧，若弹簧的倔强系数为簧，若弹簧的倔强系数为 k，不考虑空气阻力，则物体不考虑空气阻力，则物体可能获得的最大动能是多少？可能获得的最大动能是多少？mhxO解：解：当当 mg=kx 时，动能最大。此时：时，动能最大。此时：物体运动过程中机械能守恒，设物体运动过程中机械能守恒，设 O 位置重力势能为位置重力势能为零，弹性势能为零。零，弹性势能为零。第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动
10、量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律P83P833-173-173-183-18作业作业第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律 例例 质量为质量为2kg的的物体以初速物体以初速3.0m/s从从斜面上斜面上A点处滑下，点处滑下，其与斜面之间的摩擦力为其与斜面之间的摩擦力为6.2N。物体到物体到B点时，开始压点时，开始压缩弹簧缩弹簧0.2m后停止，然后又被弹送回去。已知斜面的后停止，然
11、后又被弹送回去。已知斜面的倾角为倾角为30，AB间距离为间距离为5.0m，弹簧一端固定在斜面弹簧一端固定在斜面上，处于自然长度时，其另一端位于上，处于自然长度时，其另一端位于B点，设弹簧的质点，设弹簧的质量不计。试求弹簧的劲度系数和物体被弹簧弹回后所量不计。试求弹簧的劲度系数和物体被弹簧弹回后所能到达的最大高度。（能到达的最大高度。（g取取10m/s2）解：解：设物体设物体最低点为坐标原点，沿斜面最低点为坐标原点，沿斜面为为X正向。正向。取弹簧自然长度点为弹性势能取弹簧自然长度点为弹性势能0点，点，物体最低点为重力势能物体最低点为重力势能0点点第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定
12、律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律功能原理功能原理得得设物体被弹回到达最高点的坐标为设物体被弹回到达最高点的坐标为x功能原理功能原理第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律例例 质量为质量为M,长度为长度为l 的木块静置于光滑水平面上，质的木块静置于光滑水平面上，质量为量为m的子弹以速度的子弹以速度v0水平地射入木块，以速度水平地射入木块，以速度v自自木木块穿出。设子弹在木块中受到的摩擦力
13、是常量。求子弹块穿出。设子弹在木块中受到的摩擦力是常量。求子弹射入木块到离开木块的整个过程中木块行进的距离射入木块到离开木块的整个过程中木块行进的距离L。解：解：子弹射入木块时水平方向动量守恒子弹射入木块时水平方向动量守恒子弹离开木块时水平方向动量守恒子弹离开木块时水平方向动量守恒摩擦力对木块作正功摩擦力对木块作正功摩擦力对子弹作负功摩擦力对子弹作负功第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律 解解:由牛顿第二定律和万有由牛顿第二定律和万有引力定律引力定律abo 例例1
14、已知地球的半径为已知地球的半径为 RE 6.4103 km,今有今有质量量为 m=3.0103 kg 的人造地球卫星从半径为的人造地球卫星从半径为 2 RE 的圆形轨道的圆形轨道上上,经如图所示的半椭圆形轨道上的点经如图所示的半椭圆形轨道上的点 a 变轨至半径为变轨至半径为 4RE 的另一个圆形轨道点的另一个圆形轨道点 b上上.点点 a 和点和点 b 处的椭圆轨处的椭圆轨道与圆轨道的切线相切道与圆轨道的切线相切.试问试问:卫星完成了变轨过程后获卫星完成了变轨过程后获得了多少能量得了多少能量?第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版
15、）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律abo已知已知：RE 6.4103 km,m=3.0103 kg 第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律*四四 宇宙速度宇宙速度 牛顿的牛顿的自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理插图，抛体插图，抛体的运动轨迹取决于抛体的初速度的运动轨迹取决于抛体的初速度第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械
16、能守恒定律设设 地球质量地球质量 ,抛体质量抛体质量 ,地球半径地球半径 .解解 取抛体和地球为一系统取抛体和地球为一系统，系统的机械能，系统的机械能 E 守恒守恒.1 人造地球卫星人造地球卫星 第一宇宙速度第一宇宙速度 第一宇宙速度第一宇宙速度 ，是在地面上发射人造地球卫星，是在地面上发射人造地球卫星所需的最小速度所需的最小速度.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律解得解得由由牛顿第二定律和万有引力定律得牛顿第二定律和万有引力定律得地球表面附近地球表面附近故故计算
17、得计算得第一宇宙速度第一宇宙速度第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律 我国我国19771977年发年发射升空的东方红三射升空的东方红三号通信卫星号通信卫星神州六号飞船神州六号飞船第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律2 人造行星人造行星 第二宇宙速度第二宇宙速度 第二宇宙速度第二宇宙速度 ，是，是抛体脱离地球引力所需的最小抛体脱离地球引力所
18、需的最小发射速度发射速度.设设 地球质量地球质量 ,抛体质量抛体质量 ,地球半径地球半径 .取抛体和地球为一系统取抛体和地球为一系统 系统机械能系统机械能 E 守恒守恒.当当若若此时此时则则第二宇宙速度第二宇宙速度第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律3 飞出太阳系飞出太阳系 第三宇宙速度第三宇宙速度 第三宇宙速度第三宇宙速度 ，是，是抛体脱离太阳引力所需的最小抛体脱离太阳引力所需的最小发射速度发射速度.设设 地球质量地球质量 ,抛体质量抛体质量 ,地球半径地球半径
19、,太阳质量太阳质量 ,抛体与太阳相距抛体与太阳相距 .取地球为参考系取地球为参考系,由机械能由机械能守恒得守恒得 取抛体和地球为一系统取抛体和地球为一系统，抛体抛体首先要首先要脱离地球引力脱离地球引力的束缚的束缚,其相对于地球的速率为其相对于地球的速率为 .第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律地球地球为参考系为参考系取取太阳太阳为参考系为参考系,抛体抛体相对于太阳的速度为相对于太阳的速度为 .则则若若 与与 同向同向,有有地球相对于太阳的速度地球相对于太阳的速度要要
20、脱离太阳引力，机械能至少为零脱离太阳引力，机械能至少为零则则第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律 设设地球绕太阳轨道近似为一圆，由于地球绕太阳轨道近似为一圆，由于 与与 同同向向,则抛体与太阳的距离则抛体与太阳的距离 即为地球轨道半径即为地球轨道半径.则则抛体抛体相对于太阳的速度相对于太阳的速度取地球为参照系取地球为参照系第三宇宙速度第三宇宙速度第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功
21、能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律探路者无人飞船俯视火星探路者无人飞船俯视火星探路者飞船在火星着陆点地貌探路者飞船在火星着陆点地貌第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律一个星体的逃逸速度为光速时，该星体就成了黑洞一个星体的逃逸速度为光速时，该星体就成了黑洞.若地球为黑洞时的密度若地球为黑洞时的密度引力半径引力半径*4*4 黑洞简介黑洞简介地球地球 太阳太阳 （kg）（m）（m）星球星球第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）3 63 6 功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律问问:黑洞是怎样形成的黑洞是怎样形成的?问问:既然人们无法直接观察到黑洞既然人们无法直接观察到黑洞,那么科学家又那么科学家又是怎样认识黑洞的呢是怎样认识黑洞的呢?黑洞最早是由印度天体黑洞最早是由印度天体物理学家钱德拉塞卡提出的物理学家钱德拉塞卡提出的,为此他于为此他于1983年荣获诺贝年荣获诺贝尔物理学奖尔物理学奖