《张达宋《大学物理教程（第三版）》第三章功和能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《张达宋《大学物理教程（第三版）》第三章功和能（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 功和能 能量这个概念很重要，这是因为能量守恒定律是一切变化和过程所必须遵守的定律，因而是自然界中一条普遍规律而功和能量这两个概念是密切相关的，所以都是物理学中的重要概念这一章的要求是：理解功和能的概念；掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律，熟练地应用它们解决有关实际问题31 功 功率功的概念来源于机械工作，各种机械工作有一共同特点，即机械对工作对象有力的作用，而且工作对象沿力的方向有一位移由此我们总结出功的概念：当物体受到力的作用并且沿力的方向有一位移时，我们就说这个力对物体作了功如果物体没有位移或沿力的方向没有位移，力都没有作功例如吊车吊着重物不动或使重物在一水平面上作匀速运动，吊
2、车施于重物的力就没有作功下面我们介绍功的定量定义，首先考虑恒力的功，然后考虑变力的功 一、恒力的功 大小和方向都不变的力叫做恒力假设质点在恒力F作用下由a点沿直线运动到b点，其位移为s(图31)，我们定义力对质点所作的功为力在位移方向的分量与位移大小的乘积设为力F的方向与位移s的方向的夹角，则力在位移方向的分量为Fcos，所以力对质点所作的功为 （31）以上定义的功也可用矢量的标积表示为 （32）图31因为功没有方向意义，所以功是标量，但由(31)式看出，功有正负当0 0，力F作正功；当 = 90时，W = 0，力F不作功；当90 180时，W 0)时，物体的末动能大于初动能，物体的动能增加当
3、合外力对物体作负功(W 0)时，即物体克服外力作功时，物体的动能减少由此可以理解，物体以一定速度运动时，它具有一定的动能，当物体克服外力作功时，就是依靠它的动能的减小来作功的 能量的单位和量纲与功相同，在国际单位制中能量的单位是焦耳，量纲是ML2T-2 动能定理是从牛顿第二定律推出来的，它完全包含在牛顿第二定律之中，所以凡可以用动能定理解决的力学问题当然可以用牛顿第二定律来解决但应用动能定理比直接用牛顿第二定律要方便些：应用此定理时，不管运动是直线运动或曲线运动，不管外力是恒力或变力，也不管物体运动状态变化如何复杂，只要求得在此过程中合外力所作的功，这功总是等于物体的末动能与初动能之差 例题3
4、3 长为l m的细线，上端固定，下端悬挂质量为2 kg的小球，拉开小球使悬线与竖直方向成45角的位置然后放手，求悬线与竖直方向成10角时小球的速度图39 解 当悬线被拉开45角然后放手时，小球的初速度为零小球在重力mg及悬线的张力FT作用下在平衡位置A附近一圆弧上来回运动为了应用动能定理求小球在任一位置C时的速度，首先要计算小球从初位置B运动到位置C的过程中作用于小球的力所作的功因悬线的张力FT始终与小球的路径(圆弧)垂直，故不作功而重力是恒力，故可应用(34)式计算重力的功，由图39得因小球的初动能为零，在位置C的动能为，由动能定理得或 当时，33 势 能不运动的物体没有动能，但它可以有其他形式的机械能势能例如打桩机的重锤，当它从高处落下时，能够把水泥桩打入土中而作功，瀑布的水从高处流下可以推动水轮机带动发电机发电，这些例子说明位于高处的重物具有能量，所以它能够作功这种能量是因为物体受重力作用以及它对地球的相对位置而具有的，称为重力势能又例如弹簧被拉伸或压缩时能带动物体作功，机械钟表的发条旋紧以后能够推动钟表机件作功，这些例子说明处于弹性形变
