基础概念详解专题：动能定理

任何规律都要建立在一定的概念基础之上。对一个力学规律的深刻理解并能用来指导实践，也离不开对基本概念的透彻理解。学习动能定理，有两个基本概念必须搞清楚??功与（动）能。

（一）功

力对物体所做的功，等于力的大小，位移大小以及力与位移夹角的余弦这三者的乘积，即

思考题：洛仑兹力为什么对物体不做功？向心力为什么对物体不做功？在静止斜面上滑行的物体，支持力对物体做功吗（光滑水平上放着的劈性物体A斜面上放置的物体B，B由于重力而下滑，A对B的支持力做功吗）？

思考题：分析静摩擦力与滑动摩擦力做功情况，它们一定做负功吗？请举例说明。

（4）、合力对物体所作的功有两种求法：

思考题：证明上面两种方法是等价的。

（5）做功定义式只适用于恒力做功。如果是力时刻变化，一般情况下，上面做功定义式不适用。

思考题：如果力的方向不变，而大小随位移均匀变化（力是位移的一次函数），那么在这个变力作用下物体运行一段位移，其做功如何计算？

思考题：在实际运用中，通常使用功率一词，功率的定义是功和完成这些功所用时间的比值，即，功率的单位为瓦（特）。根据定义或查找资料回答问题：

1、功率的物理意义是什么？

2、功率还有其他单位吗？它们之间的换算关系如何？

3、请参照速度的相关定义和理解要点分析功率；

4、瞬时功率，为力与速度的夹角。请利用简单运动模型推导之。也可以参照教材的推导。

（二）能和动能

能（量）是物理学中一个极其重要的概念或者说是核心概念。能，是大家耳熟能详的概念，但实际上又是十分抽象的概念。能量的形式有很多，如太阳能、电能、风能、核能、化学能、动能、势能……等等。

（三）动能定理

动能定理的内容：（合外）力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这一过程中的动能变化。

思考题：利用匀变速直线运动模型，简单地推导动能定理的表达式。

几点说明：

（一）动能定理揭示了功与能的关系，即做功过程对应着能量转化的过程（能量转化思想是重要的思想，在以后的学习中或者思考问题中经常运用到。能量转化思想其实就是能量守恒思想）；

（二）在一些物理问题的计算中，动能定理的运用范围比牛顿第二定律广泛。具体表现在：

1、动能定理既适用于恒力作用过程（匀变速过程），也适用于变力作用过程（非匀变速过程）。

2、动能定理既适用于物体做直线运动情况，也适用于物体做曲线运动情况。

3、动能定理的研究对象既可以是单个物体，也可以是几个物体所组成的一个系统。

4、动能定理的研究过程既可以是针对运动过程中的某个具体过程，也可以是针对运动的全过程。

5、由于动能的具体数值与运动参考系有关，因此动能定理亦是。

6、动能定理运用于某一具体的过程或者全过程，只需要知道初末的运动状态，无须详细知晓运动过程的具体细节。

更简单地说，牛顿第二定律针对一个运动过程问题的计算来说，只适用于匀变速运动问题；而动能定理的运用更广泛的多。更要注意到，功是力在一段位移下的累积效果，知晓位移的情况下，采用动能定理计算办法，可能是条捷径。

相关主题