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动能和动能定理
1.动能:
(l)物体由于运动而具有的能量叫做动能.
Ek=
1
mv2 2
(2)动能是一个描述物体运动状态的物理量是标量. 2.动能定理:
(1)外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.这个结论叫动能定理.
(2)动能定理适用于单个物体.外力对物体做的总功即合外力对物体所做的功,亦即各个外力对物体所做功的代数和.这里,我们所说的外力,既可以是重力、弹力、摩擦力,也可以是电场力、磁场力或其他的力.物体动能的变化指的是物体的末动能和初动能之差.
(3)应用动能定理解题的基本步骤: ①选取研究对象,明确它的运动过程.
②分析研究对象的受力情况和各个力做功情况:受哪些力?每个力是否做功?做正功还是做负功?做多少功?然后求各个外力做功的代数和.
③明确物体在过程的始末状态的动能Ek1和Ek2.
④列出动能定理的方程W合= Ek2-Ek1,及其它必要的解题方程,进行求解. (4)恒力作用下的勾变速直线运动,凡不涉及加速度和时间的,用动能定理求解一般比用牛顿定律和运动学公式简便.用动能定理还能解决一些用牛顿定律和运动学公式难以求解的问题,如变力作用过程、曲线运动问题等.
3.应用:
【例题】一架喷气式飞机,质量m = 5.0×103 kg,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为 s = 5.3×102 m时,达到起飞速度v = 60 m/s.在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(k = 0.02).求飞机受到的牵引力.
解: 由动能定理可得
F1skmgs
1
mv2 2
mv2
kmg 由此得 F12s
代入数值得F1 = 1.8×104 N.
【重点提示】
1.用动能定理求变力做功:在某些问题中由于力F大小的变化或方向变化,所以不能直接由W=Fscos求出变力F做功的值,此时可由其做功的结果——动能的变化来求变力F所做的功.
2.在用动能定理解题时,如果物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的分过程(如加速、减速的过程),此时,可以分段考虑,也可对全程考虑.如能对整个过程列式1122则可能使问题简化.在把各个力的功代入公式:W1+W2+……+Wn=mv末-mv初时,
22
要把它们的数值连同符号代入,解题时要分清各过程中各个力做功的情况.
3.作用于系统的滑动摩擦力和系统内物体间相对滑动的位移的乘积,在数值上等于系统内能的增量.即“摩擦生热”:
Q= f滑 · s相对
4.动量和动能的比较
动量和动能都是描述物体运动状态的物理量,但它们存在明显的不同:
动量是矢量,动能是标量.物体动量变化时,动能不一定变化;但动能一旦发生变化,动量必发生变化.如做匀速圆周运动的物体,动量不断变化而动能保持不变.
动量是力对时间的积累效应,动量的大小反映物体可以克服一定阻力运动多么久,其变化量用所受冲量来量度;动能是力对空间的积累效应,动能的大小反映物体可以克服一定阻力运动多么远,其变化量用外力对物体做的功来量度.
动量的大小与速度成正比,动能大小与速率的平方成正比.不同物体动能相同时动量可
p2
以不同,反之亦然.p=2mEK,常用于比较动能相同而质量不同物体的动量大小;EK=,
2,m
常用来比较动量相同而质量不同物体的动能大小.
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