功的教学课件PPT.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,8/1/2011,#,功的教学课件,contents,目录,功的基本概念与定义,功的计算方法与公式,动能定理及其应用,重力势能及其与功的关系,弹性势能及其与功的关系,机械能守恒定律及其应用,01,功的基本概念与定义,功是力在空间上的积累效果，即力与其作用点位移的点积功的定义,功是描述物体在力的作用下发生位移时，力对物体所做的功，反映了能量转化的过程物理意义,功的定义及物理意义,当力的方向与物体位移的方向相同时，力对物体做正功，表示力对物体输入能量当力的方向与物体位移的方向相反时，力对物体做负功，表示力对物体输出能量正功与负功的区分,负功,正功,恒力做功,当作用在物体上的力为恒力时，其做功的大小等于力与物体位移的点积变力做功,当作用在物体上的力为变力时，其做功的大小等于力在物体位移方向上的投影与物体位移的点积此时，可以使用微积分的方法来计算变力所做的功恒力与变力做功,02,功的计算方法与公式,恒力做功定义,当物体在恒力作用下沿力的方向发生位移时，力对物体所做的功称为恒力做功。

计算公式,$W=Fscostheta$,恒力做功的计算公式,$F$表示恒力的大小，单位为牛顿（N）,$s$表示物体在力的方向上发生的位移，单位为米（m）,$theta$表示力与位移之间的夹角，当夹角为锐角时，$costheta 0$，表示力做正功；当夹角为直角时，$costheta=0$，表示力不做功；当夹角为钝角时，$costheta 0$，表示力做负功恒力做功的计算公式,当物体在变力作用下沿力的方向发生位移时，力对物体所做的功称为变力做功变力做功定义,将物体的运动过程划分为无数个微小的位移段，每一段上都可以近似看作恒力做功，然后将这些微小功累加起来得到总功微元法,根据变力与位移之间的关系绘制图像，利用图像面积表示功的大小图像法,根据动能定理，物体动能的改变量等于合外力对物体所做的总功因此，可以通过求解物体动能的变化量来计算变力做功动能定理法,变力做功的计算方法,曲线运动中的功计算,曲线运动中的功定义,当物体在曲线运动中受到力的作用并沿力的方向发生位移时，力对物体所做的功称为曲线运动中的功分解法,将曲线运动分解为多个直线运动段，每一段上都可以看作恒力做功或变力做功，然后分别计算各段的功并累加起来得到总功。

参数方程法,根据曲线运动的参数方程和力的表达式，通过积分计算得到功的大小这种方法适用于复杂的曲线运动情况03,动能定理及其应用,动能定理的表述与理解,动能定理的表述,合外力对物体所做的功等于物体动能的变化动能定理的理解,动能定理是描述物体动能变化与合外力做功之间关系的定理，它表明了物体动能的变化是由于合外力做功引起的分析多过程问题,对于涉及多个运动过程的问题，可以通过动能定理分析每个过程中物体动能的变化，从而求解相关问题验证机械能守恒定律,在某些情况下，可以通过动能定理验证机械能守恒定律是否成立求解变力做功问题,当物体受到变力作用时，可以通过动能定理求解变力所做的功动能定理在力学中的应用,在热力学过程中，可以通过动能定理分析物体动能的变化，从而求解相关问题分析热力学过程,计算热量传递,解释热力学现象,在某些情况下，可以通过动能定理计算热量传递的多少，以及热量传递对物体动能的影响动能定理还可以用来解释一些热力学现象，如热传导、热辐射等03,02,01,动能定理在热学中的应用,04,重力势能及其与功的关系,物体由于被举高而具有的能量重力势能定义,$E_p=mgh$，其中$m$为物体质量，$g$为重力加速度，$h$为物体相对于参考平面的高度。

重力势能表达式,重力势能的定义及表达式,重力做功只与物体初末位置的高度差有关，与物体运动的路径无关重力做功特点,$W_G=mgh_1-mgh_2$，其中$h_1$和$h_2$分别为物体在初末位置的高度重力做功表达式,重力做功与路径无关性,VS,当物体高度发生变化时，重力势能也随之变化，$Delta E_p=-W_G$机械能守恒,在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能总量保持不变重力势能变化,重力势能的变化与机械能守恒,05,弹性势能及其与功的关系,弹性势能定义,物体由于发生弹性形变而具有的势能弹性势能表达式,Ep=1/2kx2，其中k为劲度系数，x为形变量弹性势能的定义及表达式,弹力做功与路径无关，只与初末状态有关弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加弹力做功等于弹性势能的减少量弹力做功与弹性势能变化关系,碰撞过程中，物体间相互作用力为保守力，且碰撞前后系统动能守恒弹性碰撞定义,在弹性碰撞中，物体的动能和弹性势能之间可以相互转化能量转化,在弹性碰撞中，系统总动能守恒，即碰撞前后系统动能之和相等同时，系统总动量也守恒能量守恒,弹性碰撞中的能量转化与守恒,06,机械能守恒定律及其应用,机械能守恒定律的表述与理解,在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。

机械能守恒定律的表述,机械能守恒定律是自然界普遍适用的基本定律之一，它揭示了动能和势能之间可以相互转化，但总的机械能保持不变在理解该定律时，需要注意只有重力或弹力做功时，机械能才守恒对机械能守恒定律的理解,求解物体的速度,01,利用机械能守恒定律，可以求解物体在运动过程中的速度变化例如，在自由落体运动中，物体下落的高度与速度的平方成正比分析物体的运动轨迹,02,通过机械能守恒定律，可以分析物体在运动过程中的轨迹变化例如，在斜抛运动中，物体的运动轨迹是一条抛物线判断物体的稳定性,03,利用机械能守恒定律，可以判断物体在受到外力作用时的稳定性例如，在平衡位置附近振动的物体，如果其总机械能保持不变，则物体将保持稳定的振动状态机械能守恒定律在力学中的应用,分析热机的工作原理,通过机械能守恒定律，可以分析热机的工作原理和效率例如，在内燃机中，燃料燃烧释放的化学能转化为机械能输出，同时部分能量以热能的形式散失到环境中计算热力学过程的能量变化,利用机械能守恒定律，可以计算热力学过程中能量的变化例如，在绝热过程中，系统与环境之间没有热量交换，因此系统的内能将发生变化解释热力学现象,通过机械能守恒定律，可以解释一些热力学现象。

例如，在热传导过程中，热量从高温物体传递到低温物体时，系统的总机械能将保持不变机械能守恒定律在热学中的应用,THANKS,FOR,感谢您的观看,WATCHING,。