一、动能
1.定义:
2.定义式:
3.单位:在国际单位制中是焦耳(J)。因为1 kg.(m/s)2=1 N·m=1 J。
4.动能是状态量,对于给定的物体(m一定),某状态下的速度的大小决定了该状态下的动能,动能与速度的方向无关。
5.动能是标量。只有大小,没有方向,且总大于(v≠0时)或等于零(v=0时),不可能小于零(无负值)。
6.动能是相对量(因速度是相对量),参考系不同,速度就不同,所以动能也不同,一般来说都以地面为参考系。
【例一】火车的质量是飞机的llO倍,而飞机的速度是火车的12倍,动能较大的是_______。两个物体质量之比为100:1,速度之比为1:100,这两个物体的动能之比为__________。
【例二】一个物体的速度从0增加到v,再从v增加到2v,前后两种情况下,物体动能的增加量之比为___________。
二、动能的变化△Ek
动能的变化,又称动能的增量,是指一个运动过程中的物体末状态的动能Ek2(对应于速度v2)与初状态的动能Ek1(对应于速度v1)之差。
三、动能定理
(1)推导:
(2)内容:合力所做的功等于物体动能的变化(增量)。
(3)表达式:
(4)理解:
①物理意义:动能定理实际上是一个质点的功能关系,揭示了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系,即外力对物体做的总功对应着物体动能的变化,变化的大小由做功的多少来决定。动能定理是力学的一条重要规律,它不仅贯穿于这一章的教材,而且贯穿于以后的学习内容中,是物理学习的重点。
②动能定理虽然是在物体受恒力作用,沿直线做匀加速直线运动的情况下推导出来的,但是对于外力是变力或物体做曲线运动,动能定理都成立,要对动能定理适用条件(不论外力是否为恒力,也不论物体是否做直线运动,动能定理都成立)有清楚的认识。
③动能定理提供了一种计算变力做功的简便方法。功的计算公式w=Fscosa只能求恒力做的功,不能求变力的功,而由于动能定理提供了一个物体的动能变化△Ek与合外力对物体所做功具有等量代换关系,因此已知(或求出)物体的动能变化△Ek,就可以间接求得变力做功。
④它描述了力作用一段位移(空间积累)的效果——产生动能变化。
⑤应用动能定理解题的优点:
动能定理对应的是一个过程,它只涉及到物体初、末状态的动能和整个过程中合外力的功,无需注意其中运动状态变化的细节,且涉及的功和能均为标量无方向性,计算十分方便,因而当遇到不涉及加速度和时间而涉及力、位移、质量、速度、功和动能等物理量大小的力学问题时,优先考虑用动能定理。用动能定理求解一般比用牛顿第二定律和运动学公式求解来得简便,甚至还能解决牛顿定律和运动学公式难以解决的问题,动能定理解题优于动力学方法,是解决力学问题的重要方法。