什么是动能定理
动能定理描述的是物体动能的变化量与合外力所做的功的关系,具体内容为:合外力对物体所做的功,等于物体动能的变化量。
它的国际单位制下单位是焦耳(J),简称焦。 需要注意的是,动能(以及和它相对应的各种功),都是标量,即只有大小而不存在方向。
表达式:Ek=(1/2)mv2
动能定理通常只涉及物体运动的始末状态,通过运动过程中做功时能的转化求出始末状态的改变量。但是总的能是遵循能量守恒定律的,能的转化包括动能、势能、热能、光能(高中不涉及)等能的变化。
扩展资料:
1、推导过程:
(1)确定研究对象,研究对象可以是一个质点(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、位移与速度关系”的问题。
(3)若是,根据动能定理ΔW=ΔEk列式求解。
2、适用范围:恒力做功、变力做功、分段做功、全程做功等均可适用。
延伸阅读
动能与功的关系公式
合外力做功和动能变化关系:W合=ΔEk
动能:Ek=1∕2·m·v2
重力做功和重力势能变化关系:WG=-ΔEp
除重力与系统内力之外的力做功与机械能变化关系:W外=ΔE
2动能
动能是标量,无方向,只有大小。且不能小于零。与功一致,可直接相加减。
动能是相对量,式中的v与参照系的选取有关,不同的参照系中,v不同,物体的动能也不同。
二者之间的关系就是动能定理所表述的关系:合外力对物体做的功,等于物体动能的改变量。它建立起了过程量(功)跟状态量(动能)之间的联系。
例如:自由落体运动:
物体所受的合外力就是物体受到的重力G,下落高度为h时,速度由0变化到v,则Gh=mv2/2–0=mv2/2。Gh就是下落过程中合外力做的功,等号右侧就是物体动能增加的量。从机械能守恒定律分析就是势能减少了多少,动能就增加了多少。
再如:下落过程中还受到空气阻力f,则有(G–f)h=mv2/2。(简单起见,设初速度为0了)。
再如:若物体所受合外力为零,则合外力做功为零,所以动能的改变量为零。这就是静止或匀速直线运动状态。
动能定理和动量定理方程原理
动能定理与动量定理都是根据牛顿第二运动定律与恒力作用在物体上的运动规律推导出来,而且,都用了一个“钻石公式”,即F=Ma作为中间式进行巧妙的转换。它们既实用于宏观物体的低速运动,同时也适用于微观物体的高速运动,可以毫不夸张的说,动能定理于动量定理将牛顿运动定律带入到了微观的世界,从而使人们向更深层次的科学探索。首先,我们来看一下动能定理与动量定理的公式。
动能定理:FS=1/2MV22-1/2MV12;动量定理:FT=MV2-MV1。从这两个简单的式子就能看出它们之间的不同点。
第一:定理的左边的物理意义不同
动能定理的左边是功,即为合力对物体(系统)所做的功,合力所做的功为几个分力所做的功的代数和,它等于物体(系统)的动能变化量。而动量定理的左边表示的是冲量,即合力对物体的总冲量,它等于物体(系统)的动量变化量。
第二:物理意义不同
动能是标量,它是矢量的平方与质量一半的乘积,故而动能是没有方向的,也就是说能量是物体本身具有的。而动量是矢量,它遵循平行四边形适量法则,毕竟,它是矢量与质量的乘积,故而是有方向的,动量的方向总是与物体的瞬时速度的方向一致,但动量的方向不一定跟合力的方向相同。
第三:累积的量不同
动能的变化量为力在空间上的积累,一旦力在空间上消失,则该力所引起的动能变化量也就随之消失,而动量的变化量为力在时间上的积累,一旦物体在某一时刻失去了力,则物体在该力上的动量变化也随之消失。
第四:推导出来的定律不同
由动能定理推导出来的定律为机械能守恒定律,而机械能守恒定律的使用是有条件的,即物体只受到弹力或重力或除了受这两种力以外其它外力所做的功为零。而由动量定理推导出来的是动量守恒定律,它适用于系统不受力或所受到的外力的合力为零的情况下。
第五:推导的依据不同
动能定理所依据的运动学公式为2aS=V22-V12,而动量定理所依据的运动学公式为a=(V2-V1)/T。虽然最后都是将它们带入到了F=Ma,从而进行巧妙的转换而得出的两个定理,但推导出来的一个是能量上的公式,一个是运动学上的公式,因此,动量定理的本质就是解决复杂的运动学上的问题的。
第五:适用的范围不同
动能定理解决的是能量学上的问题,只要告诉了力在空间上作用的距离,我们就优先用动能定理来对物体进行定量分析与求解。而动量定理则解决的是运动学上的问题,只要告诉了力在系统上的作用时间,我们就优先选择动量定理来对系统进行定量分析与求解。
总之,动能定理与动量定理适用的范围要比牛顿运动学定理的适用范围广得多。
动能定理是什么这个为什么又是动能定理mgr-WF=0
1、动能定理(work-energytheorem):外力对物体做的总功W总等于物体动能的变化ΔEk。
2、动能就是指物体因运动而具有的能量。数值上等于(1/2)mv2。动能是能量的一种,它的国际单位制下单位是焦耳(J),简称焦。动能以及和它相对应的各种功都是标量,即只有大小而不存在方向。求和时只计算其代数和,不满足矢量(数学中称向量)加法的平行四边形法则。
3、mgr-WF=0表示质量为m的物体从1/4圆周曲面下滑,最终停在水平面上,阻力做功WF。
4、动能定理内容:力在一个过程中对物体所做的功等于在这个过程中动能的变化。合外力(物体所受的外力的总和,根据方向以及受力大小通过正交法能计算出物体最终的合力方向及大小)对物体所做的功等于物体动能的变化。
5、动能定理研究的对象是单一的物体或者是可以堪称单一物体的物体系;动能定理的计算式是等式,一般以地面为参考系;动能定理适用于物体的直线运动,也适应于曲线运动;适用于恒力做功也适用于变力做功;力可以是分段作用也可以是同时作用,只要可以求出各个力的正负代数和即可,这就是动能定理的优越性。
功功率动能定理的定义公式
.功:W=Fscosα(定义式){W:功(J),F:恒力(N),s:位移(m),α:F、s间的夹角}
2.重力做功:Wab=mghab {m:物体的质量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a与b高度差(hab=ha-hb)}
3.电场力做功:Wab=qUab {q:电量(C),Uab:a与b之间电势差(V)即Uab=φa-φb}
4.电功:W=UIt(普适式) {U:电压(V),I:电流(A),t:通电时间(s)}
5.功率:P=W/t(定义式) {P:功率[瓦(W)],W:t时间内所做的功(J),t:做功所用时间(s)}
6.汽车牵引力的功率:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬时功率,P平:平均功率}
7.汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度(vmax=P额/f)
8.电功率:P=UI(普适式) {U:电路电压(V),I:电路电流(A)}
9.焦耳定律:Q=I2Rt {Q:电热(J),I:电流强度(A),R:电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
10.纯电阻电路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.动能:Ek=mv2/2 {Ek:动能(J),m:物体质量(kg),v:物体瞬时速度(m/s)}
12.重力势能:EP=mgh {EP :重力势能(J),g:重力加速度,h:竖直高度(m)(从零势能面起)}
13.电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)(从零势能面起)}
14.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力对物体做的总功,ΔEK:动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.机械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP
注:
(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少;
(2)O0≤α<90O 做正功;90O<α≤180O做负功;α=90o不做功(力的方向与位移(速度)方向垂直时该力不做功);
(3)重力(弹力、电场力、分子力)做正功,则重力(弹性、电、分子)势能减少
(4)重力做功和电场力做功均与路径无关(见2、3两式);(5)机械能守恒成立条件:除重力(弹力)外其它力不做功,只是动能和势能之间的转化;(6)能的其它单位换算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;*(7)弹簧弹性势能E=kx2/2,与劲度系数和形变量有关。
动能定理是什么,怎么用
1、动能定理:动能定理对于任意力做功均可适用,公式为Ek2-Ek1=W合,即动能的变化量等于合外力所做的功;你在用这个公式时,注意等号两边所对应的物理含义,左边为动能变化量,右边为合外力所做的功,反过来亦可。同时,它的好处在于不用考虑中间状态,直接分析初、末两个状态就可以了。2、机械能守恒定律:这个的条件是只有重力或弹簧弹力做功的情况下适用。初、末两状态下得机械能(指动能和势能的代数和)相等,等号左边是出状态机械能,右边为末状态机械能。这个要在列物理方程时严格按照以上格式。