動能定理知識點總結

時間：2021-03-30 09:30:11 總結我要投稿

動能定理知識點總結

　　動能定理是高中物理中必須掌握的一部分內容，下面就是小編為您收集整理的動能定理知識點總結的相關文章，希望可以幫到您，如果你覺得不錯的話可以分享給更多小伙伴哦！

動能定理知識點總結

　　1、什么是動能？它與哪些因素有關？

　　物體由于運動而具有的能叫動能，它與物體的質量和速度有關。

　　下面通過舉例表明：運動物體可對外做功，質量和速度越大，動能越大，物體對外做功的能力也越強。所以說動能是表征運動物體做功的一種能力。

　　2、動能公式

　　動能與質量和速度的定量關系如何呢？我們知道，功與能密切相關。因此我們可以通過做功來研究能量。外力對物體做功使物體運動而具有動能。下面我們就通過這個途徑研究一個運動物體的動能是多少。

　　列出問題，引導學生回答：

　　光滑水平面上一物體原來靜止，質量為m，此時動能是多少？（因為物體沒有運動，所以沒有動能）。在恒定外力F作用下，物體發生一段位移s，得到速度v（如圖1），這個過程中外力做功多少？物體獲得了多少動能？

　　樣我們就得到了動能與質量和速度的定量關系：

　　物體的動能等于它的質量跟它的速度平方的乘積的一半。用Ek表示動能，則計算動能的公式為：

　　由以上推導過程可以看出，動能與功一樣，也是標量，不受速度方向的影響。它在國際單位制中的單位也是焦耳（J）。一個物體處于某一確定運動狀態，它的動能也就對應于某一確定值，因此動能是狀態量。

　　下面通過一個簡單的例子，加深同學對動能概念及公式的理解。

　　試比較下列每種情況下，甲、乙兩物體的動能：（除下列點外，其他情況相同）

　　①物體甲的速度是乙的兩倍；②物體甲向北運動，乙向南運動；

　　③物體甲做直線運動，乙做曲線運動；④物體甲的質量是乙的一半。

　　在學生得出正確答案后總結：動能是標量，與速度方向無關；動能與速度的平方成正比，因此速度對動能的影響更大。

　　3、動能定理

　　（1）動能定理的推導

　　將剛才推導動能公式的例子改動一下：假設物體原來就具有速度v1，且水平面存在摩擦力f，在外力F作用下，經過一段位移s，速度達到v2，如圖2，則此過程中，外力做功與動能間又存在什么關系呢？

　　外力F做功：W1=Fs

　　摩擦力f做功：W2=-fs

　　可見，外力對物體做的總功等于物體在這一運動過程中動能的增量。其中F與物體運動同向，它做的功使物體動能增大；f與物體運動反向，它做的功使物體動能減少。它們共同作用的結果，導致了物體動能的變化。

　　將上述問題再推廣一步：若物體同時受幾個方向任意的外力作用，情況又如何呢？引導學生推導出正確結論并板書：

　　外力對物體所做的總功等于物體動能的增加，這個結論叫動能定理。

　　用W總表示外力對物體做的總功，用Ek1表示物體初態的動能，用Ek2表示末態動能，則動能定理表示為：

　　（2）對動能定理的理解

　　動能定理是學生新接觸的力學中又一條重要規律，應立即通過舉例及分析加深對它的理解。

　　a、對外力對物體做的總功的理解

　　有的力促進物體運動，而有的力則阻礙物體運動。因此它們做的功就有正、負之分，總功指的是各外力做功的代數和；又因為W總=W1＋W2＋?=F1·s＋F2·s＋?=F合·s，所以總功也可理解為合外力的功。

　　b、對該定理標量性的認識

　　因動能定理中各項均為標量，因此單純速度方向改變不影響動能大小。如勻速圓周運動過程中，合外力方向指向圓心，與位移方向始終保持垂直，所以合外力做功為零，動能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變。

　　c、對定理中“增加”一詞的理解

　　由于外力做功可正、可負，因此物體在一運動過程中動能可增加，也可能減少。因而定理中“增加”一詞，并不表示動能一定增大，它的確切含義為末態與初態的動能差，或稱為“改變量”。數值可正，可負。

　　d、對狀態與過程關系的理解

　　功是伴隨一個物理過程而產生的，是過程量；而動能是狀態量。動能定理表示了過程量等于狀態量的改變量的關系。

　　4、例題講解或討論

　　主要針對本節重點難點——動能定理，適當舉例，加深學生對該定理的理解，提高應用能力。

　　例1、一物體做變速運動時，下列說法正確的是 [ ]

　　A、合外力一定對物體做功，使物體動能改變

　　B、物體所受合外力一定不為零

　　C、合外力一定對物體做功，但物體動能可能不變

　　D、物體加速度一定不為零

　　此例主要考察學生對涉及力、速度、加速度、功和動能各物理量的牛頓定律和動能定理的理解。只要考慮到勻速圓周運動的例子，很容易得到正確答案B、D。

　　例2、在水平放置的長直木板槽中，一木塊以6.0m／s的`初速度開始滑動。滑行4.0m后速度減為4.0m／s，若木板糟粗糙程度處處相同，此后木塊還可以向前滑行多遠？

　　此例是為加深學生對負功使動能減少的印象，需正確表示動能定理中各物理量的正負。解題過程如下：

　　設木板槽對木塊摩擦力為f，木塊質量為m，據題意使用動能定理有：

　　二式聯立可得：s2=3.2m，即木塊還可滑行3.2m。

　　此題也可用運動學公式和牛頓定律來求解，但過程較繁，建議布置學生課后作業，并比較兩種方法的優劣，看出動能定理的優勢。

　　例3、如圖3，在水平恒力F作用下，物體沿光滑曲面從高為h1的A處運動到高為h2的B處，若在A處的速度為vA，B處速度為vB，則AB的水平距離為多大？

　　可先讓學生用牛頓定律考慮，遇到困難后，再指導使用動能定理。

　　A到B過程中，物體受水平恒力F，支持力N和重力mg的作用。三個力做功分別為Fs，0和-mg（h2-h1），所以動能定理寫為：

　　從此例可以看出，以我們現在的知識水平，牛頓定律無能為力的問題，動能定理可以很方便地解決，其關鍵就在于動能定理不計運動過程中瞬時細節。

　　通過以上三例總結一下動能定理的應用步驟：

　　（1）明確研究對象及所研究的物理過程。

　　（2）對研究對象進行受力分析，并確定各力所做的功，求出這些力的功的代數和。

　　（3）確定始、末態的動能。（未知量用符號表示），根據動能定理列出方程

　　W總＝Ek2—Ek1

　　（4）求解方程、分析結果

　　我們用上述步驟再分析一道例題。

　　例4、如圖4所示，用細繩連接的A、B兩物體質量相等， A位于傾角為30°的斜面上，細繩跨過定滑輪后使A、B均保持靜止，然后釋放，設A與斜面間的滑動摩擦力為A受重力的0.3倍，不計滑輪質量和摩擦，求B下降1m時的速度多大。

　　讓學生自由選擇研究對象，那么可能有的同學分別選擇A、B為研究對象，而有了則將A、B看成一個整體來分析，分別請兩位方法不同的學生在黑板上寫出解題過程：

　　三式聯立解得：v=1.4m/s

　　解法二：將A、B看成一整體。（因二者速度、加速度大小均一樣），此時拉力T為內力，求外力做功時不計，則動能定理寫為：

　　f＝0.3mg

　　二式聯立解得：v=1.4m／s

　　可見，結論是一致的，而方法二中受力體的選擇使解題過程簡化，因而在使用動能定理時要適當選取研究對象。

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