动能定理
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【上次课巩固】问题一,列举平抛运动的基本公式,平抛运动这一节,王尚老师给大家的一个有用推论是什么?如果忘记了,请点击文章《平抛运动》;问题二,请列举王老师的物理经典“七力、八运动”具体内容。如果记忆不太清楚,请点击文章《运动概念和分类》进行查看。王尚老师相信,继续努力,您会在我们不断的科学循环前进和网页互相链接中学得越来越好。
动能定理的基本概念
合外力做的功等于物体动能的该变量,这就是动能定理。
这里的合外力指物体受到的所有外力的合力,包括重力、库仑力等场力,这点非常容易被忽略。
表达式为W=ΔEk;
动能定理的其他表示方法
很多学生在学习高中物理的时候总有这样的困惑,课堂听得明白,课下不会做题,考试就心慌。其实这是因为对物理知识理解不够深。我们这里再来表述一下动能定理,大家可以看看和基本定义有何区别?
动能定理也可以表述为:外力对物体做的总功代数和等于物体动能的变化。
注意上述表述的要点:各个外力都在做功,做的总功要计算的是代数和,功是有正负只说的。
为什么我们还要给大家说这样的表述?因为很多题目,不好计算合外力。或者说,在整个研究过程中,合外力是变化的,举一个简单的例子,汽车加速启动后在某个时间开始放开油门。这个过程初期阶段(放开油门前)的合外力和后期阶段的合外力不同,不是恒定的量,显然无法用合外力做功来计算整个过程中的动能变化。类似的例子还有很多。
在很多实际应用时,后一种表述比较好操作。
严格来说,动能定理的表达式应该是数学微积分的表达式,学过微积分的同学可以在课下去练习写一下,并试着练习通过动能定理来推导能量守恒定律。
动能定理的意义
动能定理建立起过程量(功)和状态量(动能)间的联系。这样,无论求合外力做的功还是求物体动能的变化,就都有了两个可供选择的途径。这一点,我们会在功能关系中给大家进行进一步的阐述。提问:还记得王尚给大家总结的功的五种求解方法总结吗?印象不深刻请查看文章《功与功率》。
应用动能定理解题的步骤
(1)确定研究对象和研究过程。动能定理的研究对象只能是单个物体,如果是系统,那么系统内的物体间不能有相对运动。(原因是这时系统内所有内力做的总功不一定是零)。
(2)对研究对象进行受力分析。(研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析,含重力)。
(3)写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功(注意功的正负)。如果研究过程中物体受力情况有变化,要分别写出该力在各个阶段做的功。
(4)写出物体的初、末动能,按照动能定理列式求解。
深刻的理解动能定理对后面动量定理的学习非常有益处,两者之间的共性和联系很多。
动能定理是机械能守恒定律的基础,两者可以相互推动,有兴趣的同学可以在课下去研究一下。
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