關(guān)于高中物理動(dòng)能定理的研究

黃宇軒(湖北武漢中學(xué) 湖北 武漢 430000)

通過學(xué)習(xí)，我們可知，動(dòng)能定理是我們用來表示功能關(guān)系的一種公式，它的適用范圍非常廣泛，在我們高中力學(xué)題目中，常常會(huì)出現(xiàn)動(dòng)能定理的身影。對于我們高中生來說，想要掌握動(dòng)能定理除了課堂上的學(xué)習(xí)，還應(yīng)該在課后自主的理解和運(yùn)用。把動(dòng)能定理中每個(gè)參數(shù)都能理清，充分理解。這樣，才能夠較好的使用動(dòng)能定理解決問題。下文就將針對物理學(xué)的動(dòng)能定理的理解以及運(yùn)用展開論述。

1 動(dòng)能定理簡析

物理學(xué)中的動(dòng)能定理即是指一個(gè)動(dòng)能質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增量和其它物體對其所做的功能相等。動(dòng)能是能量的種類之一，他是物體因運(yùn)動(dòng)這一屬性所具有的能量，一個(gè)物體的動(dòng)能可以通過公式為v2進(jìn)行計(jì)算。動(dòng)能的國際單位是焦耳(J)。動(dòng)能及其相對應(yīng)的各種功都屬于標(biāo)量，不具有方向，因此在進(jìn)行求和計(jì)算時(shí)，只需將相應(yīng)的數(shù)值相加即可，矢量加法中的平行四邊形法則在動(dòng)能求和中并不適用。

通過學(xué)習(xí)動(dòng)能定理，我們得知任意運(yùn)動(dòng)，合力做的功與物體動(dòng)能的變化相等。而用數(shù)學(xué)式表述有兩種方式:(1)W=Ek2－Ek1，(2)FS=V2。而在這兩個(gè)公式中需要大家注意的是:(1)公式里面的S，V，V2，應(yīng)該取同一個(gè)參考系的數(shù)值來代入，通常我們會(huì)選擇地面作為參考系。(2)公式里面的W有兩層含義:其中之一是物體在運(yùn)動(dòng)過程中受到兩個(gè)及兩個(gè)以上的力，那么這時(shí)W代表的是這兩個(gè)力的合力做的功;另一個(gè)含義是每個(gè)力所做的功不相同，而W是作為代數(shù)和表示其中多個(gè)力所做的功。(3)公式中所體現(xiàn)的動(dòng)能定理可以應(yīng)用于所有的運(yùn)動(dòng)過程，和其中的速度方向沒有關(guān)系。不但可以應(yīng)用于恒力做功的運(yùn)動(dòng)，同樣的也應(yīng)可以應(yīng)用于變力做功的運(yùn)動(dòng)。(4)公式中所體現(xiàn)的動(dòng)能定理在應(yīng)用于單個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)最方便便捷，比較適合使用在物體系的運(yùn)動(dòng)中。(5)動(dòng)能定理的公式也可以按受力方向不同，分方向來分析運(yùn)用。。

2 運(yùn)用分析

2．1．物體系運(yùn)用分析。在物體系W總=△Ek里面，而W總是物體系里面各個(gè)物體所受力做功的代數(shù)，△Ek是物體系末位置的總體動(dòng)能和初始位置的總體動(dòng)能的差。

例:兩個(gè)半徑同為r的小球A和B同時(shí)處于一個(gè)光滑的水平面上，其中小球B的質(zhì)量為小球A的兩倍。當(dāng)小球A、B之間的距離超過L時(shí)，兩者之間不存在相互作用。而當(dāng)兩者之間的距離低于或等于L時(shí)，它們之間的相互作用力為斥力，且大小恒定。此時(shí)若是使小球A在遠(yuǎn)離小球B的位置沿著二者連線向處于靜止?fàn)顟B(tài)的B移動(dòng)，假設(shè)其移動(dòng)速度為V，若是想要使兩只小球不發(fā)生碰撞，則V需要滿足什么條件?

解:結(jié)合題干分析，當(dāng)小球A以速度V移動(dòng)到和小球B距離L之后，小球A將會(huì)承受到恒定的斥力，在其速度將會(huì)不斷減小。同時(shí)小球B也會(huì)在斥力的作用下開始運(yùn)動(dòng)，而其速度則會(huì)呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。當(dāng)二者運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到相同之后，兩只小球依舊沒有發(fā)生碰撞，則之后也不會(huì)產(chǎn)生碰撞。

將A和B整體當(dāng)成是研究的主要對象，由于整體的水平力并不會(huì)受到外力影響，所以動(dòng)能守恒，對A和B整體運(yùn)用動(dòng)能定理可得

2．2．運(yùn)用于單個(gè)物體。例:某列車質(zhì)量為5000kg，而在平直的軌道中由額定功率3000進(jìn)行加速度形式，若速度從10m/s加速為30m/s所用時(shí)間為2min，那么此事件中列車前進(jìn)距離為多少?

解:首先，列車受力狀況因?yàn)榱熊囉珊愣üβ市旭偭熊嚰铀僖蚨鵂恳褪亲兞Γ豢梢允褂门ｎD定律計(jì)算問題而使用動(dòng)能定理就比較便捷。可列出公式列車最大速度F＇=F=，根據(jù)動(dòng)能定理求得S=1600m

3 總結(jié)

通過上述論述，我們能夠清晰的了解動(dòng)能定理得定義以及動(dòng)能定理的應(yīng)用。從而與我們現(xiàn)在本身對動(dòng)能定理的理解進(jìn)行一個(gè)類比，找到自身所存在的不足，并想辦法彌補(bǔ)。在進(jìn)行物理學(xué)習(xí)的時(shí)候，尤其是動(dòng)能定理方面的問題，我們應(yīng)該通過系統(tǒng)的分析和研究，充分理解動(dòng)能定理，從而能夠在面對此類題目時(shí)做到快速而又準(zhǔn)確的得出答案。