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§2-5 牛顿第二定律的积分形式——动能定理 | |
1. 功(work) | |
质点在力F的作用下,发生一无限小的位移dr ,F对质点所做的功定义为力和质点的位移的标积: |
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如果质点沿路径L从1到2,则力对质点做功为: |
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冲量是力对时间的积累效应;而功是力对空间的积累效应。 |
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注意: | |
1、功是过程量,与路径有关。 | |
2、功是标量,但有正负。 | |
3、合力的功为各分力的功的代数和。 | |
2. 功率(power) | |
力在单位时间内所作的功,称为功率。用P表示。 |
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在国际单位中: | |
力的单位是牛顿(N); | |
功的单位是N·m,叫焦耳; | |
功率的单位是J/s,叫瓦(W)。 |
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例1:滑雪运动员的质量为m,沿雪道从A到B下滑高度为h,忽略摩擦力。求这一过程合力作的功。 | |
【解】任一位置的合力为 |
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因而合外力作功: |
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例2:水平放置的弹簧,一端固定,另一端系一物体。弹簧的劲度系数为k,求物体从a到b所作的功。 | |
【解】任一位置物体受的弹力为 |
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因而从a到b,弹力作功: |
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3. 动能定理(kinetic energy theorem) | |
功既然是力的空间积累,将产生什么效果呢? |
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如图质点沿路径L从1到2作功为: |
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讨论: | |
ⅰ力对物体作功能改变质点的运动。 | |
ⅱ 在数量上和功对应的是mv2/2的量的改变,称之为动能。用Ek表示。 | |
A12=Ek2-Ek1 |
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——动能定理(合外力对质点作功等于质点动能的增量) | |
例:质量为m的小球系在线的一端,另一端固定。线长l,小球由水平静止时下落, 求θ时的速度。 | |
【解】合力作功为 |
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由动能定理,且v0=0,得: |
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