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1、普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”创新型规划教材创新型规划教材物理主讲人:第四章 功和能与物体机械运动有关的能量称为机械能,机械能是动能与势能的总和,其中势能包括重力势能和弹性势能.本章将引入功、功率、动能、势能等概念,并推出动能定理和机械能守恒定律.第一节 功一、功 物体在力的作用下如果沿力的方向发生了位移,在物理学中就说这个力对物体做了功.做功缺一不可的两个因素:其一是力;其二是受力物体沿力的方向上的位移.如图4-1所示,力F与受力物体在力的方向上的位移x的乘积称为力对物体做的功W,即功只有大小没有方向,所以功是标量.二、正功与负功思考与练习(4.1)第二节 功 率 在物理学中,用功
2、率来描述物体做功的快慢.功W与完成这一功所用时间t之比称为功率P,即因为W=Fx,所以功率等于单位时间内物体所做的功或等于力与速度的乘积.因此功率越大做功越快,反之,功率越小做功越慢.通常所说的机器的功率,是指它正常工作时所能达到的功率,称为机器的额定功率;而机器实际工作时的功率称为机器的实际功率.思考与练习(4.2)第三节 动能 动能定理一、动能 运动的物体具有能量,而且运动物体能量的大小与其质量和速度有关.在物理学中,将物体由于运动而具有的能量称为动能Ek.运动物体的动能等于其质量m与速度v的二次方的乘积的一半,即二、动能定理由牛顿运动定律及匀变速直线运动公式可得,合力对物体做的功为即 由动能定理可知:(1)当合外力对物体做正功时,即W0时,物体的动能增加;(2)当合外力对物体做负功时,即W0时,物体的重力势能减小;(2)重力对物体做负功时,即WG0时,物体的重力势能增大;(3)重力对物体不做功时,即WG=0时,物体的重力势能保持不变.三、弹性势能 物体因弹性形变而具有的能量称为弹性势能.可以证明,在弹性限度内,弹簧的弹性势能为思考与练习(4.4)第五节 机械能守恒定律一、机械能的相互转换二、机械能守恒定律动能和势能(重力势能和弹性势能)统称为机械能E,即如图4-9所示,一质量为m的物体只在重力作用下自由下落,根据动能定理可得又因为所以即思考与练习(4.5)