(一)勢(shì)能(有時(shí)稱作位能)
勢(shì)能是互相作用的物體憑著其位置而具有的能量。關(guān)于這個(gè)定義,你們可以咬文嚼字一番,細(xì)細(xì)品位。
(1)勢(shì)能是由位置決定的能量,甚或稱作位能。位置的可操作性描述也是要參照物(位置)的,因而,定義勢(shì)能,是要選擇參照位置的,規(guī)定參照位置的勢(shì)能為零,甚或,稱這個(gè)參照位置稱為零勢(shì)能面。
(2)勢(shì)能是以互相作用的物體為研究對(duì)象的,更準(zhǔn)確的說(shuō),勢(shì)能是互相作用的物體組成的系統(tǒng)共有的能量。
雖然,勢(shì)能是描寫(xiě)場(chǎng)力做功問(wèn)題的,常見(jiàn)的場(chǎng)有重力場(chǎng),萬(wàn)有引力場(chǎng),彈性場(chǎng),靜電場(chǎng)等。場(chǎng)力做功,具有好多共性。請(qǐng)朋友們?cè)谙逻叺膶W(xué)習(xí)中領(lǐng)會(huì)。
(二)重力做功及重力勢(shì)能
思索題:動(dòng)能也具有相對(duì)性,它與重力勢(shì)能的相對(duì)性在數(shù)學(xué)意義上是一樣的嗎?
(三)彈性勢(shì)能
(四)機(jī)械能守恒定理
思索題:只有重力做功時(shí),推論機(jī)械能守恒定理的具體表達(dá)式。
幾點(diǎn)說(shuō)明:1、學(xué)習(xí)任何定理基礎(chǔ)概念詳解專題:動(dòng)能定理_學(xué)習(xí)方法,都必須牢牢地掌握定理的條件。有些定理的條件是暗含的,如牛頓運(yùn)動(dòng)定理,有些定理的條件是顯著的,如機(jī)械能守恒定理。關(guān)于這種條件,必須作出準(zhǔn)確的剖析,例如機(jī)械能守恒定理的條件,“只有重力或彈力做功”,是不是說(shuō)物體只受重力或彈力的作用呢?2、機(jī)械能守恒雖然也是能量守恒的特例。即是動(dòng)能與勢(shì)能的關(guān)系,其過(guò)程就是動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程。3、運(yùn)用機(jī)械能守恒定理時(shí),與動(dòng)能定律使用領(lǐng)域相當(dāng)。在我覺(jué)得,機(jī)械能守恒定理是動(dòng)能定律的一個(gè)結(jié)論,這兒只有重力或則(彈簧)彈力做功。一方面,按照做功和勢(shì)能的定義,重力或(彈簧)彈力做功,導(dǎo)致勢(shì)能的變化(減小/減少);另一方面,按照動(dòng)能定律,力做功總是導(dǎo)致動(dòng)能的變化(減少/減小);4、在運(yùn)用中,須要提醒的是:繩子忽然緊繃,物體間碰撞后結(jié)合在一起等情況,機(jī)械能通常不守恒,除非非常說(shuō)明。
思索題:請(qǐng)學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)的一些基本概念,在這個(gè)基礎(chǔ)上討論電場(chǎng)力做功特性、電勢(shì)、電勢(shì)能及其它們間的關(guān)系等問(wèn)題。注意,我們學(xué)習(xí)重力做功問(wèn)題時(shí),沒(méi)有提出“勢(shì)”這個(gè)概念,緣由是這個(gè)概念的提出在實(shí)際的運(yùn)用中沒(méi)有太大的意義,但確實(shí)“隱含”這個(gè)概念的,本書(shū)暫且稱為重力勢(shì)。請(qǐng)朋友們?cè)囍妓鳎鯓佣x重力勢(shì)(要求具有一定的普遍意義)?在靜電場(chǎng)中,定義了電場(chǎng)線的概念基礎(chǔ)概念詳解專題:動(dòng)能定理_學(xué)習(xí)方法,在重力場(chǎng)中,是否也可以定義“重力場(chǎng)線”呢?其實(shí),這么怎樣定義?在你的定義下,能夠推出些哪些推論?(與前面電場(chǎng)知識(shí)比較學(xué)習(xí)后,回答這個(gè)思索題。)
就像動(dòng)能定律一樣,學(xué)習(xí)動(dòng)量定律之前,必須深刻了解一些基本概念。其中兩個(gè)重要概念是——沖量與動(dòng)量。
(一)沖量
力和力的作用時(shí)間的乘積,稱為力的沖量,即I=Ft.
概念及其簡(jiǎn)單,卻蘊(yùn)涵深刻的數(shù)學(xué)意義。
(1)沖量亦是力的作用療效的量度,是一個(gè)過(guò)程量,是力作用一段時(shí)間的累積效應(yīng)。
(2)沖量是一個(gè)矢量,沖量的方向由力的方向決定(這只是當(dāng)力的方向不變時(shí)才嚴(yán)格創(chuàng)立),其單位就是牛秒。
(3)假如力的方向時(shí)刻變化,沖量的方向由作用這段時(shí)間的動(dòng)量變化量的方向決定。關(guān)于這一點(diǎn),學(xué)習(xí)動(dòng)量定律后,十分的清晰。
(4)關(guān)于沖量的估算:
1、只適用于力是恒力的情況,當(dāng)力是變力,非常是力的方向時(shí)刻變化的情況,里面公式不適用。
思索題:假如力的方向不變,而力的大小雖時(shí)間是線性關(guān)系時(shí),這些力經(jīng)歷一段時(shí)間的沖量為多少?怎么估算?
2、如果某個(gè)力的方向時(shí)刻變化,求其在某一時(shí)間內(nèi)的沖量,必須使用動(dòng)量定律。
3、求沖量,必須明晰指明是求某個(gè)力的某個(gè)時(shí)間段的沖量,是合力,就是求合力的沖量,是分力,就指明是那個(gè)分力的沖量。在同一時(shí)間段里,合力的沖量為各個(gè)分力的沖量的矢量和。絕不能把不同時(shí)間段里的沖量混和估算。這一條與下一條不能混淆了。
4,假如力是在某一長(zhǎng)時(shí)間段里,經(jīng)歷各個(gè)小的時(shí)間段,而每一小時(shí)間段里,力是恒力,這么求出各小時(shí)間段里的沖量,之后把這種小時(shí)間段的沖量矢量累加得到就是變力在長(zhǎng)時(shí)間段里的總的沖量。
(二)動(dòng)量
物體的質(zhì)量與速率的乘積,稱為物體的動(dòng)量,即
p=mv
(1)動(dòng)量既是矢量也是狀態(tài)量,動(dòng)量的方向有物體的速率方向一致。單位為千克米每秒。
思索題:動(dòng)能是矢量還是標(biāo)量?是狀態(tài)量還是過(guò)程量?
(2)動(dòng)量的絕對(duì)數(shù)值也是與運(yùn)動(dòng)參考系的選定有關(guān)系的,由于速率的結(jié)果與運(yùn)動(dòng)參考系的選定有關(guān)。因而剖析問(wèn)題時(shí),必須指明參考系。在沒(méi)有非常說(shuō)明的情況下,默認(rèn)月球?yàn)閰⒖枷怠?span style="display:none">UrJ物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
(3)雖然速率與動(dòng)量對(duì)于一個(gè)(質(zhì)量不變的)物體來(lái)說(shuō),是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。并且速率與動(dòng)量的化學(xué)意義是不同的。它們的不同主要彰顯在不同質(zhì)量的物體、物體系上。非常是研究物體系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,速率沒(méi)有動(dòng)量的意義廣泛。另外,在微觀領(lǐng)域,速率的概念將喪失意義,而動(dòng)量卻顯“神威”,其實(shí)動(dòng)量的定義肯定有所區(qū)別了。請(qǐng)有興趣的朋友們,再認(rèn)真思索這個(gè)問(wèn)題。
(4)動(dòng)量的化學(xué)意義,雖然就是彰顯在兩個(gè)數(shù)學(xué)規(guī)律上——?jiǎng)恿慷杉皠?dòng)量守恒定理。
1、揭示了力作用一段時(shí)間后對(duì)物體的作用療效;
2、揭示了互相作用的物體系統(tǒng),在作用過(guò)程中遵守的規(guī)律。
(三)動(dòng)量定律
動(dòng)量定律的內(nèi)容:物體在一個(gè)過(guò)程的始末的動(dòng)量的變化量等于它在這個(gè)過(guò)程中所受(合外)力的沖量。
(4)動(dòng)量的變化量的運(yùn)算是依循平行四邊形法則的。
(5)物體在某一時(shí)刻的動(dòng)量與受力或受力的沖量沒(méi)有必然關(guān)系,合外力的沖量與動(dòng)量的變化量之間才構(gòu)成關(guān)系。
思索題:比較動(dòng)能定律與動(dòng)量定律,從數(shù)學(xué)意義上、數(shù)學(xué)表達(dá)式的性質(zhì)上、適用領(lǐng)域上等方面比較。
牛頓第二定理的內(nèi)容:物體的加速度跟斥力成反比,跟物體的質(zhì)量成正比。這個(gè)斥力應(yīng)當(dāng)理解為物體遭到的合外力。
須要注意的和指出的地方:
一、牛頓運(yùn)動(dòng)定理是在精典熱學(xué)下,普篇?jiǎng)?chuàng)立的正確的化學(xué)規(guī)律。所謂“經(jīng)典熱學(xué)下”,就是以宏觀低速的物體或粒子為研究對(duì)象。第一、人類基本上生活在宏觀低速的世界中,朋友們要會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定理解釋一些所觀察到的化學(xué)現(xiàn)象,并經(jīng)常拿來(lái)指導(dǎo)我們思索問(wèn)題;第二,不要被規(guī)律所迷信,任何規(guī)律都是有條件的,規(guī)律的學(xué)習(xí)中,注意規(guī)律適用條件是十分重要的。
二、牛頓第二定理與牛頓第一定理是兩個(gè)既有聯(lián)系又互相獨(dú)立的定理,各自有著自己的意義。大約可以這樣覺(jué)得:牛頓第二定理從定量上剖析力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,而牛頓第一定理從定性上剖析力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。在思索問(wèn)題中,就能靈活地使用這兩個(gè)基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律思索和剖析問(wèn)題。其中,我們?cè)谇皟蓚€(gè)專題的學(xué)習(xí)中,就早已運(yùn)用了。
牛頓第二定理是精典熱學(xué)下普遍組建的數(shù)學(xué)規(guī)律,它可以拿來(lái)指導(dǎo)剖析問(wèn)題,非常是判斷物體的運(yùn)動(dòng)方式(模型)(第二專題中介紹的各類運(yùn)動(dòng)模型,假若有必要,請(qǐng)?jiān)倩貋?lái)一一思索)。在較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)中,物體可能先后經(jīng)歷不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。對(duì)于這樣的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,先通過(guò)牛頓第二定理對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行剖析,這是必須的一環(huán)(簡(jiǎn)稱為運(yùn)動(dòng)過(guò)程的剖析,運(yùn)動(dòng)過(guò)程的剖析又離不開(kāi)受力情況的剖析,這兩個(gè)剖析過(guò)程是相輔相成的,不能完全割裂開(kāi)來(lái)剖析),運(yùn)動(dòng)過(guò)程剖析清楚了,再選擇適當(dāng)?shù)姆绞交騽t熱學(xué)規(guī)律進(jìn)行問(wèn)題的最后求解。
牛頓第二定理的重要性,由上剖析可見(jiàn)。正是這樣,好多朋友比較“鐘情”于牛頓第二定理的使用。似乎并不是這么的,牛頓第二定理在實(shí)際數(shù)學(xué)問(wèn)題的求解中并不一定是最好的。比如有關(guān)非勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,牛頓第二定理就變得有些“吃力”。這么牛頓第二定理比較實(shí)用于哪些問(wèn)題呢?第一,勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,即恒力情況下的問(wèn)題;第二、求解某一時(shí)刻或位置時(shí)物體受力情況或則瞬時(shí)加速度等問(wèn)題(這是牛頓第二定理的“拿手”問(wèn)題)。但是要注意的,復(fù)雜運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的剖析,仍然離不開(kāi)運(yùn)用牛頓第二定理進(jìn)行剖析,其中運(yùn)動(dòng)過(guò)程的剖析就離不開(kāi),這一點(diǎn)須要再指出。
以上剖析說(shuō)明,“瞬時(shí)性”是牛頓第二定理的明顯特征,雖然就是對(duì)應(yīng)著重的瞬時(shí)作用療效。這么對(duì)于力的積累作用療效呢?有這些熱學(xué)規(guī)律專門(mén)討論力的積累療效的?