《能量守恒定律》.ppt
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2.1《能量守恒定律》
教学目标
❖ 知识与能力：
❖ （1）理解量守恒定律，能列举出量守恒定律的实 例；
❖ （2）理解“永动机”不能实现的原理。
❖ （３）让学生初步学会运用量守恒定律计算一些 简单的内能和机械能相互转化的问题。
❖ （４）量守恒定律是自然科学的基本定律之一， 应用量守恒的观点来分析物理现象、解决物理问 题是很重要的物理思维方法。
O
B
r(t) dr
r(t dt)
3 保守力和非保守力
保守力: 力所作的功与路径无关，仅决定于相 互作用质点的始末相对位置 .
引力功 重力功 弹力功
W
(G
m' m ) rB
(G
mr'Am)
W (mgzB mgz A )
W
(
1 2
kxB2
1 2
kx
2 A
)
F
d r
F
d r
ACB
ADB
A
m
A
r (t)
dr
m' r(t dt)
O
W
F
dr
B
A
G
m' m r2
rˆ
dr
B
W
F
dr
B
A
G
m' m r2
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dr
rˆdr1| dr| cos dr
W rB G m' m dr
rA
r2
W
(G
m' m ) rB
(G
mr'Am)
W
G
m' m r2
dr
0
m
A
r(t)
dr
m' r(t dt)
质点系的功能原理 质点系机械能的增量等于 外力和非保守内力作功之和 .
3 机械能守恒定律
功能原理 W ex Wnicn (Ek Ep ) (Ek0 Ep0)
当
W ex
W in nc
0
时，有 E E0
是哪些？ （不考虑相对论效应）
1）质量
2）动量
3）冲量
4）动能
5）势能
6） 功
答：动量、动能、功 .
2 保守力作功的计算
1） 重力作功
F
mg
kˆ
dr dxiˆ dyˆj dzkˆ
z
zA A
W
B
F
d r
zB mgdz
A
zA
zB
mg
o
B
y
(mgzB mgz A ) x
W mgdz 0
科目二考试 http://km2.jsyst.cn 2016年科目二考试技巧、 考试内容、考试视频
功的大小与参照系有关
功的单位 1J 1N m
平均功率 瞬时功率
P W t
P
lim
W
dW
F
v
t0 t
dt
P Fvcos
功率的单位 （瓦特）1W 1J s1 1kW 103 W
讨论
下列各物理量中，与参照系有关的物理量
kxB2
1 2
kx
2 A
)
Ep mgz
引力势能
Ep
G
m' m r
弹性势能
Ep
1 2
k x2
保守力的功
W (Ep2 Ep1) EP
讨论
势能是状态函数
Ep Ep (x, y, z)
势能具有相对性，势能大小与势能零点的选取有关 .
势能是属于系统的 .
势能计算 W (Ep Ep0 ) Ep
F对
r积累
二功
W，动能定理.
1.定义 力对质点所作的功为力在质点位移方向的
分量与位移大小的乘积 . （功是标量，过程量）
dW F cos dr
F
dr
0 90, dW 0
90 180 , dW 0
90
F
dr
dW
0
B
dri
* i
dr
dr1*A1
F
Fi
F1
变力的功
dW
F
2） 弹性力作功
F
x
o xA xB
F
k xiˆ
W xB Fdx xB kxdx
xA
xA
W
(
1 2
kxB2
1 2
kx
2 A
)
W kxdx 0
3） 万有引力作功
以m'
为参考系，m的位置矢量为
r.
m' 对 m 的万有引力为
F
G
m' m r2
rˆ
m由 A点移动到 B点时 F 作功为
❖ 2．反映自然界各种形式能相互转化的实例插图。 ❖ 3．历史上有人设计的“永动机”插图。
一教学能过量程守恒定律
对与一个与自然界无任何联系的系统来说, 系统 内各种形式的能量是可以相互转换的，但是不论如何 转换，能量既不能产生，也不能消灭，这一结论叫做
能量守恒定律 .
迈尔 焦耳 亥姆霍兹
力的空间累积效应:
令 Ep0 0
Ep (x, y, z)
Ep0 0
F
dr
(x, y,z)
四 动能定理 功能原理
1
质点的动能定理
W
F
dr
v | dv|cos
d
(mv) dt
dr
vd
(mv)
v2 v1
mvdv
| dv| cos
dv
1 mv2 1 mv2
2
Βιβλιοθήκη Baidu22
1
动能定理
合外力对质点所作的功, 等于质点动能的增量 .
C
l
F
dr
0
D B
A
物体沿闭合路径运动 一周时, 保守力对它所作的功等于零 .
C D
B
非保守力: 力所作的功与路径有关 .（例如摩擦力）
三 势能
势能 与物体间相互作用及相对位置有关的能量 .
重力功
重力势能
W (mgzB mgzA )
引力功
W
(G
m' m ) rB
(G
mr'Am)
弹力功
W
(
1 2
❖ 二、重点、难点分析
❖ 1．重点内容是量守恒定律，强调量守恒定律是自 然科学中最基本定律。
❖ 学习运用量守恒原理计算一些物理习题。
❖ 2．运用量守恒定律对具体的自然现象进行分析， 说明能是怎样转化的，对学生来说是有难度的。
❖ 三、教 具
❖ 幻灯、幻灯片，其内容是：
❖ 1．反映电能、机械能、化学能与内能相互转化的 实例插图。
注意
内力可以改变质点系的动能
2 功能原理
质点系动能定理 W ex W in Ek Ek0
W in Wiin Wcin Wnicn
i
非保守 力的功
Wcin ( Epi Epi0 ) (Ep Ep0 )
i
i
W ex Wnicn (Ek Ep ) (Ek0 Ep0)
机械能 E Ek Ep W ex Wnicn E E0
W Ek2 E k1
注意
功和动能都与 参考系有关；动能定理
仅适用于惯性系 .
质点系的动能定理
对第 i 个质点，有
Wiex Wiin Eki Eki0
外力功 内力功
m1
Fiex
m2 Fiin mi
对质点系，有
Wiex Wiin Eki Eki0 Ek Ek0
i
i
i
i
质点系动能定理 W ex W in Ek Ek0
dr
F cos
W
B
F
dr
B
F cosdr
A
A
r
合力的功 = 分力的功的代数和 o rA dr rB
W
FFiFxdiˆrFy ˆj
Fi
dr
Fzkˆ
Wi i
dr dxiˆ dyˆj dzkˆ
W Fxdx Fydy Fzdz
W Wx Wy Wz
科目一考试 http://km1.jsyst.cn/ 2016年科目一模 拟考试题
教学目标
❖ 知识与能力：
❖ （1）理解量守恒定律，能列举出量守恒定律的实 例；
❖ （2）理解“永动机”不能实现的原理。
❖ （３）让学生初步学会运用量守恒定律计算一些 简单的内能和机械能相互转化的问题。
❖ （４）量守恒定律是自然科学的基本定律之一， 应用量守恒的观点来分析物理现象、解决物理问 题是很重要的物理思维方法。
O
B
r(t) dr
r(t dt)
3 保守力和非保守力
保守力: 力所作的功与路径无关，仅决定于相 互作用质点的始末相对位置 .
引力功 重力功 弹力功
W
(G
m' m ) rB
(G
mr'Am)
W (mgzB mgz A )
W
(
1 2
kxB2
1 2
kx
2 A
)
F
d r
F
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ACB
ADB
A
m
A
r (t)
dr
m' r(t dt)
O
W
F
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rA
r2
W
(G
m' m ) rB
(G
mr'Am)
W
G
m' m r2
dr
0
m
A
r(t)
dr
m' r(t dt)
质点系的功能原理 质点系机械能的增量等于 外力和非保守内力作功之和 .
3 机械能守恒定律
功能原理 W ex Wnicn (Ek Ep ) (Ek0 Ep0)
当
W ex
W in nc
0
时，有 E E0
是哪些？ （不考虑相对论效应）
1）质量
2）动量
3）冲量
4）动能
5）势能
6） 功
答：动量、动能、功 .
2 保守力作功的计算
1） 重力作功
F
mg
kˆ
dr dxiˆ dyˆj dzkˆ
z
zA A
W
B
F
d r
zB mgdz
A
zA
zB
mg
o
B
y
(mgzB mgz A ) x
W mgdz 0
科目二考试 http://km2.jsyst.cn 2016年科目二考试技巧、 考试内容、考试视频
功的大小与参照系有关
功的单位 1J 1N m
平均功率 瞬时功率
P W t
P
lim
W
dW
F
v
t0 t
dt
P Fvcos
功率的单位 （瓦特）1W 1J s1 1kW 103 W
讨论
下列各物理量中，与参照系有关的物理量
kxB2
1 2
kx
2 A
)
Ep mgz
引力势能
Ep
G
m' m r
弹性势能
Ep
1 2
k x2
保守力的功
W (Ep2 Ep1) EP
讨论
势能是状态函数
Ep Ep (x, y, z)
势能具有相对性，势能大小与势能零点的选取有关 .
势能是属于系统的 .
势能计算 W (Ep Ep0 ) Ep
F对
r积累
二功
W，动能定理.
1.定义 力对质点所作的功为力在质点位移方向的
分量与位移大小的乘积 . （功是标量，过程量）
dW F cos dr
F
dr
0 90, dW 0
90 180 , dW 0
90
F
dr
dW
0
B
dri
* i
dr
dr1*A1
F
Fi
F1
变力的功
dW
F
2） 弹性力作功
F
x
o xA xB
F
k xiˆ
W xB Fdx xB kxdx
xA
xA
W
(
1 2
kxB2
1 2
kx
2 A
)
W kxdx 0
3） 万有引力作功
以m'
为参考系，m的位置矢量为
r.
m' 对 m 的万有引力为
F
G
m' m r2
rˆ
m由 A点移动到 B点时 F 作功为
❖ 2．反映自然界各种形式能相互转化的实例插图。 ❖ 3．历史上有人设计的“永动机”插图。
一教学能过量程守恒定律
对与一个与自然界无任何联系的系统来说, 系统 内各种形式的能量是可以相互转换的，但是不论如何 转换，能量既不能产生，也不能消灭，这一结论叫做
能量守恒定律 .
迈尔 焦耳 亥姆霍兹
力的空间累积效应:
令 Ep0 0
Ep (x, y, z)
Ep0 0
F
dr
(x, y,z)
四 动能定理 功能原理
1
质点的动能定理
W
F
dr
v | dv|cos
d
(mv) dt
dr
vd
(mv)
v2 v1
mvdv
| dv| cos
dv
1 mv2 1 mv2
2
Βιβλιοθήκη Baidu22
1
动能定理
合外力对质点所作的功, 等于质点动能的增量 .
C
l
F
dr
0
D B
A
物体沿闭合路径运动 一周时, 保守力对它所作的功等于零 .
C D
B
非保守力: 力所作的功与路径有关 .（例如摩擦力）
三 势能
势能 与物体间相互作用及相对位置有关的能量 .
重力功
重力势能
W (mgzB mgzA )
引力功
W
(G
m' m ) rB
(G
mr'Am)
弹力功
W
(
1 2
❖ 二、重点、难点分析
❖ 1．重点内容是量守恒定律，强调量守恒定律是自 然科学中最基本定律。
❖ 学习运用量守恒原理计算一些物理习题。
❖ 2．运用量守恒定律对具体的自然现象进行分析， 说明能是怎样转化的，对学生来说是有难度的。
❖ 三、教 具
❖ 幻灯、幻灯片，其内容是：
❖ 1．反映电能、机械能、化学能与内能相互转化的 实例插图。
注意
内力可以改变质点系的动能
2 功能原理
质点系动能定理 W ex W in Ek Ek0
W in Wiin Wcin Wnicn
i
非保守 力的功
Wcin ( Epi Epi0 ) (Ep Ep0 )
i
i
W ex Wnicn (Ek Ep ) (Ek0 Ep0)
机械能 E Ek Ep W ex Wnicn E E0
W Ek2 E k1
注意
功和动能都与 参考系有关；动能定理
仅适用于惯性系 .
质点系的动能定理
对第 i 个质点，有
Wiex Wiin Eki Eki0
外力功 内力功
m1
Fiex
m2 Fiin mi
对质点系，有
Wiex Wiin Eki Eki0 Ek Ek0
i
i
i
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质点系动能定理 W ex W in Ek Ek0
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合力的功 = 分力的功的代数和 o rA dr rB
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科目一考试 http://km1.jsyst.cn/ 2016年科目一模 拟考试题