高中物理系統(tǒng)動能定理的實(shí)用性研究

1、高中物理系統(tǒng)動能定理的實(shí)用性研究高中物理系統(tǒng)動能定理的實(shí)用性研究高中物理課本中動能定理的內(nèi)容是：外力對物體做的功等于物體動能的增量。因?yàn)閯幽芏ɡ聿粌H適用于直線運(yùn)動也適用于曲線運(yùn)動，適用于恒力做功也適用于變力做功，所以用動能定理可以解決牛頓第二定律解決不了的問題，所以動能定理作為一種解決動力學(xué)問題的方法，很方便也很實(shí)用。但是動能定理的研究對象一般是單個物體，在研究能量的轉(zhuǎn)化與守恒時對于連接體的問題，必須先用隔離法，把物體從系統(tǒng)中隔離出來，再應(yīng)用動能定理聯(lián)立方程組求解，就顯得比擬繁瑣。假如用系統(tǒng)動能定理解決連接體問題就可以使過程大大的簡化。要得到系統(tǒng)動能定理，還必須從根本的動能定理入手進(jìn)展推導(dǎo)：案

2、例1：如下圖A、B兩個物體質(zhì)量分別為1、2，用一根質(zhì)量不計不可伸長的細(xì)繩連接置于光滑的程度面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用程度恒力F作用在B上使B向右運(yùn)動一段位移S，求：A、B的末速度？此過程中細(xì)繩對A本文由論文聯(lián)盟搜集整理、B所做的功？解析：由于連著，兩物體一樣加速度，一樣速度，要求A、B的末速度應(yīng)該以整體為研究對象：由動能定理可得：解方程得：要求細(xì)繩對物體做的功，應(yīng)用隔離法分別分析A、B，以A為研究對象，由動能定理可得：繩對A做的功；以B為研究對象，由動能定理得：解方程得細(xì)繩對B做的功因?yàn)榧?xì)繩對A、B一個做正功，一個做負(fù)，大小相等，所以對AB整體來說，細(xì)繩并沒有做功，即內(nèi)力做功為零。案例2：質(zhì)量為的

3、木板A置于光滑的程度面上，質(zhì)量為的物塊B置于A的左端，現(xiàn)對B施加一個程度恒力F，在F作用下A、B保持相對靜止，在程度面上運(yùn)動了一段位移S，求在此過程中A、B間的摩擦力分別對A、B做的功；A、B的末速度解析：A、B相對靜止，以A、B整體為研究對象，由動能定理得：解方程得A、B的末速度在分析A、B之間力的做功情況時要用隔離法，以A為研究對象，由動能定理得靜摩擦力對A做的功以B為研究對象由動能定理得：解方程得靜摩擦力對B做的功可見，一對互相作用的靜摩擦力的總功為零，對系統(tǒng)來說內(nèi)力也沒有做功。案例3：質(zhì)量為長為L的木板A置于光滑的程度面上，質(zhì)量為的物塊B以速度v0沖上A的左端，并恰好沒有從A的右端掉下

4、，那么A、B最后的速度為？A、B間的動摩擦因數(shù)為解析：由題意可得A、B最后的速度相對設(shè)為v，設(shè)A的位移為S，那么B的位移為S+L。以B為研究對象由動能定理得，g；以A為研究對象由動能定理得，g兩式相加可得：g上式可理解為物體之間的滑動摩擦力做的功等于整體動能的增量，也可理解為互相之間的滑動摩擦力做功的代數(shù)和等于gL，由式可得A、B最后的速度由以上三個例子可知：物體之間的彈力對兩物體做功的代數(shù)和為零，靜摩擦力對兩物體做功的代數(shù)和為零，滑動摩擦力對兩物體做功的代數(shù)和為gL相對，所以，對于一個系統(tǒng)，假設(shè)物體之間沒有滑動摩擦力，合外力的功等于整體動能的增量，假設(shè)有滑動摩擦力做功，合外力的功大于動能的增

5、量。表達(dá)式為：合fL相對=Ek。以下幾個案例可以用系統(tǒng)動能定理求解。案例：4：質(zhì)量為長為L的木板A置于光滑的程度面上，質(zhì)量為的物塊B置于A的左端，現(xiàn)對B施加一個程度恒力F，在F作用下A、B發(fā)生了相對滑動，當(dāng)A運(yùn)動到B的右端時A、B恰好到達(dá)共同速度v，那么此過程中拉力F做的功為？A、B間的動摩擦因數(shù)為解析：由系統(tǒng)動能定理可得，F(xiàn)gL=解方程得此過程中拉力F做的功F=+v2+gL案例5：如下圖，小物塊A位于光滑的斜面體上，斜面體B位于光滑的程度面上，斜面的長度為L，高度為h，物塊A的質(zhì)量為，物塊A在斜面頂端靜止釋放，求當(dāng)A物體滑到低端時兩物體的總動能。解析：由系統(tǒng)動能定理可得，gh=Ek所以當(dāng)A物

6、體滑到低端時兩物體的總動能Ek=gh案例6：質(zhì)量為的木塊放在光滑的程度面上，質(zhì)量為的子彈以速度v0沿程度方向射中木塊并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動。當(dāng)子彈進(jìn)入木塊的深度為s時相對木塊靜止，這時木塊前進(jìn)的間隔 為L，假設(shè)木塊對子彈的阻力大小f視為恒定，以下關(guān)系正確的選項(xiàng)是A.fL=v2/2B.fs=v2/2.fs=v02/2+v2/2D.fL+s=v02/2v2/2解析：由動能定理可直接選AD對于多對象系統(tǒng)問題，假設(shè)物體之間的互相作用力與相對運(yùn)動方向垂直，或物體沒有相對運(yùn)動，如：光滑的物體在光滑的斜面體上下滑案例5，那么這對互相作用力對物體做功的代數(shù)和一定為零，即內(nèi)力做功為零。再沒有其他內(nèi)力做功時，外力做功等于系統(tǒng)動能的增量；假設(shè)物體之間的互相作用力與相對運(yùn)動方向不垂直，如：一對互相作用的滑動摩擦力做功的代數(shù)和不為零案例6，即內(nèi)力做功不為零，此時外力做功與內(nèi)力做功的代數(shù)和