应用动能定理解题的基本步骤
(1)确定研究对象,研究对象可以是一
个单体也可以是一个系统.
(2)分析研究对象的受力情况和运动情
况,是否是求解“力、位移与速率关系”
问题.
(3)若是,根据W合=Ek2-Ek1列式求解.
动能定理和功能原理
动能定理
把几个有相互作用的质点所组成的系统
作为研究对象,探讨功与能之间所遵循
的规律。首先,把动能定理的关系式推
广到由几个质点组成的系统。这时,用
Ek和Ek0分别表示系统内所有质点在终
态和初态的总动能,W表示作用在各质
点上所有的力所做的功的总和,则有
W=Ek-Ek0
值得注意的是,所有的力所做的功的代
数和,不是合力的功。因为由几个质点
组成的系统,不同于一个质点,各力作
用点的位移不一定相同。作用力又可区
分为外力和内力,外力是指系统外其它
物体对系统内各质点的作用力,内力是
指系统内各质点之间的相互作用力。虽
然内力的合力为零,但内力的功一般不
为零,因为各力作用点的位移不一定相
同。因此,对于系统来说,上式中的W
应等于外力所做的功与内力所做的功之
和,所以,上式可改写为
W外+W内=Ek-Ek0 (1)
这就是质点系的动能定理,它在惯性参
考系中成立。
功能原理
系统的内力可分为保守内力和非保守内
力。因此,内力的功W内应等于保守内
力的功与非保守内力的功之和。所以(1)
式可写为
W外力+W保守内力+W非保守内力=Ek-Ek0
(从系统的动能定理出发阐述系统的功
能定理,根据系统的动能定理表达式,
把内力功分为保守性内力功和非保守性
内力功)
由于保守内力所做的功可用系统势能的
减少来表示,即W保守内力=Ep0-Ep,
所以,上式可改写为
W外力+W非保守内力=(Ek+Ep)-(Ek0+Ep0)
系统的动能和势能之和叫做系统的机械
能E,即E=Ek+Ep,则上式又可写为W
外力+W非保守内力=E-E0
(2)
上式说明:系统从初态变化到终态时,
它的机械能的增量等于外力的功和非保
守内力的功的总和,这称为系统的功能
原理。因为功能原理是在质点系的动能
定理中引入势能而得出的,所以它和质
点系动能定理一样也是在惯性参考系中
才成立。
值得注意的是,质点系的动能定理和功
能原理都给出系统的能量的改变和功的
关系。前者给出的是动能的改变和功的
关系,应当把所有的力的功都计算在内;
后者给出的则是机械能的改变和功的关
系,由于机械能中的势能的改变已经反
映了保守内力的功,因而只需计算保守
内力之外的其它力的功。
“动能定理”和“功能原理”有什么联系和
区别?
研究“外力对物体做功”和“物体
机械能变化”的关系是力学中的重要问
题之一。“动能定理”和“功能原理”都是表
达这种关系的规律,只是表达的形式不
同,但它们的本质是相同的。
* 在“动能定理”中只提动能而不
提势能;在“功能原理”中既提动能也提势
能。
* 在“动能定理”中包含重力所做
的功;在“功能原理”中不包含重力所做的
功。
* 在“动能原理”中所包含的重力
对物体所做的功与在“功能原理”中所提
到的物体重力势能的变化是对同一物理
现象的不同表述。
* 某些力学问题,既可以用“动能
定理”求解,也可以用“功能原理”求解。
具体如何选择,往往要根据题意而定。
选择恰当,不仅解题便捷,而且不易失
误。(注:目前的高三物理课本只讲“动
能定理”,但有关功能原理的思想也分布
在课文之中了。如果学生的基础不太好,
若为减轻负担,也可只学习和应用“动能
定理”。)
* 在运用“动能定理”解题时应
当注意:在公式W=△EK中不含势能的变
化 (△EP),但是在W中包含着重力做功
WG。 在运用“功能原理”解题时应当注
意:在公式WF=△E中既含动能的变化也
含势能的变化,即△E=△EK+△EP,但是
在WF中不包含重力做功WG。(注:也不
包括重力分解出的下滑分力做功!)总
之必须明确:W与WF的区别;△EK与△E
的区别。
应用动能定理解题的基本步骤
(1)确定研究对象,研究对象可以是一
个单体也可以是一个系统.
(2)分析研究对象的受力情况和运动情
况,是否是求解“力、位移与速率关系”
问题.
(3)若是,根据W合=Ek2-Ek1列式求解.
动能定理和功能原理
动能定理
把几个有相互作用的质点所组成的系统
作为研究对象,探讨功与能之间所遵循
的规律。首先,把动能定理的关系式推
广到由几个质点组成的系统。这时,用
Ek和Ek0分别表示系统内所有质点在终
态和初态的总动能,W表示作用在各质
点上所有的力所做的功的总和,则有
W=Ek-Ek0
值得注意的是,所有的力所做的功的代
数和,不是合力的功。因为由几个质点
组成的系统,不同于一个质点,各力作
用点的位移不一定相同。作用力又可区
分为外力和内力,外力是指系统外其它
物体对系统内各质点的作用力,内力是
指系统内各质点之间的相互作用力。虽
然内力的合力为零,但内力的功一般不
为零,因为各力作用点的位移不一定相
同。因此,对于系统来说,上式中的W
应等于外力所做的功与内力所做的功之
和,所以,上式可改写为
W外+W内=Ek-Ek0 (1)
这就是质点系的动能定理,它在惯性参
考系中成立。
功能原理
系统的内力可分为保守内力和非保守内
力。因此,内力的功W内应等于保守内
力的功与非保守内力的功之和。所以(1)
式可写为
W外力+W保守内力+W非保守内力=Ek-Ek0
(从系统的动能定理出发阐述系统的功
能定理,根据系统的动能定理表达式,
把内力功分为保守性内力功和非保守性
内力功)
由于保守内力所做的功可用系统势能的
减少来表示,即W保守内力=Ep0-Ep,
所以,上式可改写为
W外力+W非保守内力=(Ek+Ep)-(Ek0+Ep0)
系统的动能和势能之和叫做系统的机械
能E,即E=Ek+Ep,则上式又可写为W
外力+W非保守内力=E-E0
(2)
上式说明:系统从初态变化到终态时,
它的机械能的增量等于外力的功和非保
守内力的功的总和,这称为系统的功能
原理。因为功能原理是在质点系的动能
定理中引入势能而得出的,所以它和质
点系动能定理一样也是在惯性参考系中
才成立。
值得注意的是,质点系的动能定理和功
能原理都给出系统的能量的改变和功的
关系。前者给出的是动能的改变和功的
关系,应当把所有的力的功都计算在内;
后者给出的则是机械能的改变和功的关
系,由于机械能中的势能的改变已经反
映了保守内力的功,因而只需计算保守
内力之外的其它力的功。
“动能定理”和“功能原理”有什么联系和
区别?
研究“外力对物体做功”和“物体
机械能变化”的关系是力学中的重要问
题之一。“动能定理”和“功能原理”都是表
达这种关系的规律,只是表达的形式不
同,但它们的本质是相同的。
* 在“动能定理”中只提动能而不
提势能;在“功能原理”中既提动能也提势
能。
* 在“动能定理”中包含重力所做
的功;在“功能原理”中不包含重力所做的
功。
* 在“动能原理”中所包含的重力
对物体所做的功与在“功能原理”中所提
到的物体重力势能的变化是对同一物理
现象的不同表述。
* 某些力学问题,既可以用“动能
定理”求解,也可以用“功能原理”求解。
具体如何选择,往往要根据题意而定。
选择恰当,不仅解题便捷,而且不易失
误。(注:目前的高三物理课本只讲“动
能定理”,但有关功能原理的思想也分布
在课文之中了。如果学生的基础不太好,
若为减轻负担,也可只学习和应用“动能
定理”。)
* 在运用“动能定理”解题时应
当注意:在公式W=△EK中不含势能的变
化 (△EP),但是在W中包含着重力做功
WG。 在运用“功能原理”解题时应当注
意:在公式WF=△E中既含动能的变化也
含势能的变化,即△E=△EK+△EP,但是
在WF中不包含重力做功WG。(注:也不
包括重力分解出的下滑分力做功!)总
之必须明确:W与WF的区别;△EK与△E
的区别。