面向21世纪课程教材：《物理学》课程电子教案（PPT课件讲稿，第五版）第三章 动量恒定律和能量守恒定律（3.5）保守力与非保守力

物理学 第五版 3-5保守力与非保守力势能 万有引力和弹性力作功的特点 (1)万有引力作功 A m对m的万有引力为 --m m'm dr F=-G e r+dr 2 r m m移动d时,F作元功为 B B dw =F.dr =-G mm 2 e, dr 第三章动量守恒和能量守恒 1

3-5 保守力与非保守力 势能 第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 1 r e r m m F G   2 '   (1) 万有引力作功 一 万有引力和弹性力作功的特点 m'对m 的万有引力为 m移动 时，F作元功为  r d W F r  d  d e r r m m G r   d ' 2    r r r   d r d m m' A B  Ar Br r e  dr

物理学 3-5保守力与非保守力势能 第五版 m从4到B的过程中F作功: B W=F dr G end7=e· dr cos 0=dr W mm dr 菜,F+d 2 B w=gm'm 第三章动量守恒和能量守恒 2

3-5 保守力与非保守力 势能 第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 2    B A r r r r m'm W G d 2 e r e r r r r d   d cos  d     ) 1 1 ( B A r r W  Gm  m         B A r e r r m'm W F r G     d d 2 m从A到B的过程中F作功：  r r r   d r d m m' A B  Ar Br r e  dr

物理学 3-5保守力与非保守力势能 第五版 (2)弹性力作功 O X Px 弹性力F=-kxi dw=-kxdx w=[Fdx=D-krdx=-(kx2--kx2) 2 第三章动量守恒和能量守恒

3-5 保守力与非保守力 势能 第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 3 x F  o x (2) 弹性力作功      2 1 2 1 d d x x x x W F x kx x ) 2 1 2 1 ( 2 1 2 2   kx  kx ' F  P F kxi dW  kxdx   弹性力  

物理学 第五版 3-5保守力与非保守力势能 F dw X 52 X dx x 2 rax 第三章动量守恒和能量守恒 4

3-5 保守力与非保守力 势能 第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 4      2 1 2 1 d d x x x x W F x kx x ) 2 1 2 1 ( 2 1 2 2   kx  kx x F dx dW O x1 x2

物理学 3-5保守力与非保守力势能 第五版 保守力与非保守力 保守力作功的数学表达式 保守力所作的功与路径无关,仅决定 于始、末位置 引力的功W=-(Gm m 弹力的功W=-(k 2 2 B 2 第三章动量守恒和能量守恒

3-5 保守力与非保守力 势能 第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 5 保守力所作的功与路径无关，仅决定 于始、末位置． 二 保守力与非保守力 保守力作功的数学表达式 ) 2 1 2 1 ( 2 2 B A 弹力的功 W   kx  kx         ( )  ( ) B Ar m'm G r m'm 引力的功 W G

物理学 3-5保守力与非保守力势能 第五版 F. di ACB ADB F dr+ F dr ACB BDA W=pF·dF=0 B 质点沿任意闭合路径运动一周时,保守 力对它所作的功为零 非保守力:力所作的功与路径有关 (例如摩擦力) 第三章动量守恒和能量守恒 6

3-5 保守力与非保守力 势能 第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 6      ACB ADB F r F r    d d A B C D 质点沿任意闭合路径运动一周时，保守 力对它所作的功为零．  d  0 l W F r          l ACB BDA F r F r F r      d d d 非保守力：力所作的功与路径有关． （例如摩擦力）

物理学 3-5保守力与非保守力势能 第五版 势能 与质点位置有关的能量 引力的功 引力势能 mm n W=(G-)-(G E=-G mm p 弹力的功 弹性势能 kx a-kx4) kax 2 2 第三章动量守恒和能量守恒 7

3-5 保守力与非保守力 势能 第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 7 三 势能 与质点位置有关的能量． 弹性势能 2 p 2 1 E  kx 引力势能 r m m E G ' p   ) 2 1 2 1 ( 2 2 B A W   kx  kx 弹力的功            ) ' ) ( ' ( B Ar m m G r m m W G 引力的功

物理学 3-5保守力与非保守力势能 第五版 保守力的功W=-(En2-En1)=-△Ep 保守力作正功,势能减少 讨论 势能是状态的函数En=En(x,y,2) 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 势能差与势能零点选取无关 第三章动量守恒和能量守恒 8

3-5 保守力与非保守力 势能 第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 8 p 2 p1 P 保守力的功 W  (E  E )  E ——保守力作正功，势能减少． 势能具有相对性，势能大小与势能零 点的选取有关． ( , , ) p p 势能是状态的函数 E  E x y z 势能是属于系统的． 讨论 势能差与势能零点选取无关．

物理学 3-5保守力与非保守力势能 第五版 四势能曲线 E mgz E kx 2 E E E p p O 重力势能曲线弹性势能曲线引力势能曲线 z=0,E=0x=0,En=0r→>∞,ED=0 第三章动量守恒和能量守恒

3-5 保守力与非保守力 势能 第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 9 Ep z O E  mgz p 四 势能曲线 弹性势能曲线 x  0, Ep  0 重力势能曲线 0, 0 z  Ep  引力势能曲线 r , Ep  0 x O Ep 2 p 2 1 E  kx x O Ep r m m E G ' p  

物理学 本章目录 第五版 选择进入下一节: *3-3系统内质量移动问题 3-4动能定理 3-5保守力与非保守力势能 3-6功能原理机械能守恒定律 3-7完全弹性碰撞完全非弹性碰撞 3-8能量守恒定律 第三章动量守恒和能量守恒 10

第三章 动量守恒和能量守恒 物理学 第五版 10 本章目录 3-4 动能定理 *3-3 系统内质量移动问题 3-5 保守力与非保守力 势能 选择进入下一节： 3-7 完全弹性碰撞 完全非弹性碰撞 3-8 能量守恒定律 3-6 功能原理 机械能守恒定律