淺談動(dòng)能定理的應(yīng)用

潘晟

【摘要】 動(dòng)能定理是高中物理的重點(diǎn)、難點(diǎn)，也是高考命題的熱點(diǎn)，考試大綱中明確要求考生理解動(dòng)能定理并能在實(shí)際問(wèn)題的分析、綜合、推理和判斷等過(guò)程中運(yùn)用。本文將對(duì)高中物理中動(dòng)能定理的理解、應(yīng)用以及應(yīng)用范圍做簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】 高中物理 動(dòng)能定理 應(yīng)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2018）03-168-01

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動(dòng)能定理在高中物理課程中占有的分量很重，很多物理知識(shí)都需要?jiǎng)幽芏ɡ韥?lái)求解，因此很多命題老師都很看重這方面，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要板塊。動(dòng)能定理掌握的好與壞，涉及到學(xué)生解決物理問(wèn)題的技能。掌握動(dòng)能定理的解題方法，是學(xué)好高中物理的基礎(chǔ)。它能有效地拓展學(xué)生的解題方法，對(duì)學(xué)生思維的能動(dòng)性的提高起著舉足輕重的作用。

一、對(duì)動(dòng)能定理的理解

動(dòng)能定理就是對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化，即W=1/2mv02-1/2mv12，從以下幾點(diǎn)進(jìn)行理解。首先是外力做功的理解，在外力對(duì)物體進(jìn)行做功時(shí)，力既可以促進(jìn)物體運(yùn)動(dòng)也可以阻礙物體運(yùn)動(dòng)，用正負(fù)之分來(lái)作為區(qū)別，方便我們更好的理解，所謂的總功，用公式表示即為W總=W1+W2+……=F1S+F2S+……=F總S，因此，總功也可以理解為所有外力做功的總和；其次對(duì)標(biāo)量的理解，標(biāo)量即是單純的改變速度或者改變方向都不會(huì)改變動(dòng)能的大小，例如一個(gè)物體繞圓周方向進(jìn)行勻速運(yùn)動(dòng)，外力的方向指向中心點(diǎn)，與位移方向是保持垂直的，因此物體的方向即使隨意改變，也不會(huì)影響做功總和；第三對(duì)動(dòng)能定理中正、負(fù)功的理解，因?yàn)橥饬ψ龅墓τ姓⒇?fù)之分，所以物體在運(yùn)動(dòng)中能量有可能多或者少。而動(dòng)能定理的正負(fù)之分與增減無(wú)關(guān)，它是表示初始狀態(tài)與結(jié)束狀態(tài)的一個(gè)動(dòng)能差，數(shù)值可用正、負(fù)表示；第四對(duì)動(dòng)能與動(dòng)能定理之間的關(guān)系的理解，做功一個(gè)過(guò)程量，而動(dòng)能是一個(gè)狀態(tài)量，動(dòng)能定理表示的是一個(gè)量變差，是能量轉(zhuǎn)化的一個(gè)過(guò)程。

二、高中物理中動(dòng)能定理的應(yīng)用及其應(yīng)用范圍

動(dòng)能定理為什么那么受重視？為什么教師在教授過(guò)程中反復(fù)強(qiáng)調(diào)其重要性呢？因?yàn)閯?dòng)能定理在解決物理的實(shí)際問(wèn)題時(shí)作用非常大，有一些問(wèn)題用牛頓第二定律都無(wú)法解決，然而利用動(dòng)能定理便可以輕松搞定。這就是動(dòng)能定理為什么受歡迎的主要原因。動(dòng)量定理解決問(wèn)題時(shí)，主要掌握物體運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)和末端狀態(tài)，不用討論過(guò)程的細(xì)節(jié)，也不用注意方向、速度。如何對(duì)動(dòng)能動(dòng)力進(jìn)行應(yīng)用，要說(shuō)明以下幾點(diǎn)：

（一）動(dòng)能定理的應(yīng)用過(guò)程

首先要選取研究度對(duì)象。選定研究對(duì)象后要確定物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，可以是一段過(guò)程也可以是全過(guò)程；其次分析物體的受力情況，如何受力以及各種力的做功情況，做正功還是負(fù)功，做功的多少，進(jìn)而求出求出W總；最后根據(jù)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的開(kāi)始和結(jié)束的位置，確定動(dòng)能，根據(jù)公式W總=Ek2-Ek1進(jìn)行求解，這就是動(dòng)能定理應(yīng)用的一個(gè)簡(jiǎn)要過(guò)程，在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以根據(jù)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析求解。

（二）動(dòng)能定理的適用范圍

動(dòng)能定理的以下幾點(diǎn)應(yīng)用最為普遍。首先是對(duì)于功的計(jì)算。功在高中物理中扮演的角色是位高權(quán)重，因此我們要重點(diǎn)說(shuō)明一下。動(dòng)能定理對(duì)恒力、變力做功都可應(yīng)用。對(duì)于恒力做功很好理解，在物體整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中F是不變的，利用動(dòng)能定理可以直接寫(xiě)出公式W=FScosθ進(jìn)行求解。但是如果力的大小在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生變化，F(xiàn)就無(wú)法確定數(shù)值；若力的方向也不斷變化，那么θ角也無(wú)法確定數(shù)值，就無(wú)法利用此公式進(jìn)行求解，需要根據(jù)動(dòng)能定理將求解方法進(jìn)行變化，從而解決問(wèn)題。求變力做功有幾種方法，首先可用微元法，F(xiàn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生變化，我們可以把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分成很多小段，然后根據(jù)恒力做功的公式W=FScosθ求出每一小段的功W，再把每一小段的功進(jìn)行相加，從而求得變力做得總功；其次可以利用功能關(guān)系求變力做功，這種方法是求變力做功最簡(jiǎn)捷、最有效的一種方法?？梢愿鶕?jù)動(dòng)能定理與其他定理以及守恒定律之間的某種規(guī)律，用其中關(guān)系進(jìn)行等量代換，從而求出變力做功的一種方法；再次如果變力的功率一定時(shí)，可以根據(jù)公式W=pt直接進(jìn)行計(jì)算。以上是動(dòng)能定理在做功問(wèn)題上的應(yīng)用，在高中物理解題時(shí)應(yīng)用頻率是非常高的。其次是對(duì)線性運(yùn)動(dòng)的計(jì)算。動(dòng)能定理對(duì)直線與曲線運(yùn)動(dòng)同樣適用，物體做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)主要看加速度的方向是否變化，速度方向和力作用在一條線上不變即是直線運(yùn)動(dòng)，若改變就是曲線運(yùn)動(dòng)；再次動(dòng)能定理應(yīng)用的獨(dú)特性。一些問(wèn)題除了用動(dòng)能定理求解，還可以用其他方法求解，但是動(dòng)能定理求解過(guò)程會(huì)更簡(jiǎn)捷，而有些問(wèn)題只可以用動(dòng)能定理，與其相識(shí)的牛頓第二定律以及其他運(yùn)動(dòng)知識(shí)根本無(wú)法可解，這是動(dòng)能定理的唯一性，可見(jiàn)動(dòng)能定理是一種高端思維求解的方法，在日后的學(xué)習(xí)中一定要經(jīng)常使用。

結(jié)語(yǔ)

動(dòng)能定理在高中物理的學(xué)習(xí)中可以說(shuō)是貫穿了整個(gè)物理的全過(guò)程，以其應(yīng)用廣泛，解題思路便捷以及可以跟很多物理知識(shí)都能結(jié)合到一起進(jìn)行恒等代換使用等多種應(yīng)用方式，深受老師和學(xué)生的重視，因此在學(xué)習(xí)高中物理課程時(shí)，要將動(dòng)能定理作為一項(xiàng)重要內(nèi)容去學(xué)習(xí)，做到深入理解，融匯貫通。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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