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(每日一题)动能定理解题的基本思路与方法

更新时间:2023-12-23 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

动能定律是热学的重要规律.运用动能定律解题的基本思路如下:(1)选定研究对象,明晰它的运动过程.(2)剖析研究对象的受力情况和各个力的做功情况:受什么力?每位力是否做功?作证攻还是做开工?做多少功?之后求各个外力做功的代数和.(3)明晰物体在过程始末状态的动能EK1和EK2.(4)列举动能定律的等式W总=EK2-EK1及其他的解题多项式,进行求解.Eir物理好资源网(原物理ok网)

一、应用动能定律求变力做功Eir物理好资源网(原物理ok网)

变力做功通常用动能定律估算,应用时要清楚整个过程中动能的变化及其他力做的功.Eir物理好资源网(原物理ok网)

例1质量为m的小球被系在轻绳一端,在竖直平面内做直径为R的圆周运动,运动过程中小球遭到空气阻力的作用.设某一时间小球通过轨道的最高点,此时绳子的拉力为7mg,随后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最低点,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为().Eir物理好资源网(原物理ok网)

A.14mgRB.13mgRC.12mgRD.mgREir物理好资源网(原物理ok网)

解析:小球在圆最高点时,设速率为v1.Eir物理好资源网(原物理ok网)

则7mg-mg=mv12R.①Eir物理好资源网(原物理ok网)

设小球恰能通过最低点的速率为v0.Eir物理好资源网(原物理ok网)

则mg=mv02R.②Eir物理好资源网(原物理ok网)

设转过半个圆周过程中小球克服空气阻力做的功为W.Eir物理好资源网(原物理ok网)

由动能定律,得Eir物理好资源网(原物理ok网)

-mg2R-W=mv022-mv122.③Eir物理好资源网(原物理ok网)

解得W=mgR2.Eir物理好资源网(原物理ok网)

答案为C.Eir物理好资源网(原物理ok网)

点评:该题中空气阻力通常是变化的,又不知其大小关系,故只能按照动能定律求做功的大小,而应用动能定律时初、末两个状态的动能又要按照圆周运动求得,不能直接套用,这常常是该类题目的特性.Eir物理好资源网(原物理ok网)

二、用动能定律判定能量的改变Eir物理好资源网(原物理ok网)

做功的过程就是能量转换的过程.做功的数值就是能量转化的数值,这是功能关系的普遍意义.不同方式的能的转换又与不同方式的功相联系.热学领域中功与能关系的主要方式有:Eir物理好资源网(原物理ok网)

1.合外力(包括重力)做功等于物体动能的改变量.Eir物理好资源网(原物理ok网)

2.与势能有关的力(重力、弹簧弹力、电场力、分子力)做工等于是能的改变量.Eir物理好资源网(原物理ok网)

3.由滑动磨擦力形成的热等于滑动磨擦力除以相对路程Q=f・s相对Eir物理好资源网(原物理ok网)

说明:将动能定律表达式中各力做功灵活移项就可判定各类能量的改变.Eir物理好资源网(原物理ok网)

例2一小物体以100J的初动能滑上斜面,当动能降低80J时,机械能降低32J,则当物体滑回原出发点时动能为多少?Eir物理好资源网(原物理ok网)

解析:注意什么力作功,对应哪些样的能量变化.Eir物理好资源网(原物理ok网)

设斜面夹角为θ,滑动磨擦力为F,动能降低80J时位移为s1.Eir物理好资源网(原物理ok网)

按照功能关系:Eir物理好资源网(原物理ok网)

动能降低量等于合外力做的功,即Eir物理好资源网(原物理ok网)

80=(mgsinθ+F)s1.①Eir物理好资源网(原物理ok网)

机械能的降低量等于除重力以外的力所做的功,即Eir物理好资源网(原物理ok网)

32=Fs1.②Eir物理好资源网(原物理ok网)

设物体从斜面底端到最低点位移为s2.则动能的降低量为100J动能定理的应用,即Eir物理好资源网(原物理ok网)

100=(mgsinθ+F)s2.③Eir物理好资源网(原物理ok网)

设机械能的降低量为WF,即为上划过程中滑动磨擦力所做的总功.有Eir物理好资源网(原物理ok网)

WF=F・s2.④Eir物理好资源网(原物理ok网)

综合①②③④有8032=100WF.Eir物理好资源网(原物理ok网)

(由此可知,动能变化量之比等于阻力做功之比)Eir物理好资源网(原物理ok网)

上滑及下降过程中滑动磨擦力都做负功,且数值相等动能定理的应用,所以一个往返磨擦力做负功总和为Eir物理好资源网(原物理ok网)

WF总=2WF=80J.Eir物理好资源网(原物理ok网)

故滑回高端时物体的动能EK=(100-80)J=20J.Eir物理好资源网(原物理ok网)

三、使用动能定律求解多过程问题Eir物理好资源网(原物理ok网)

物体运动有多个过程时,首要条件是确切剖析判定有多少个过程,之后挨个过程剖析有什么力做功,且各力做功Eir物理好资源网(原物理ok网)

应与位移对应,并确定初、末态动能.Eir物理好资源网(原物理ok网)

例3如图,一质量为2kg的标枪从离地面2m高处自由下落,深陷沙坑中2cm深处,求石子对标枪的平均阻力.(g=10m/s)Eir物理好资源网(原物理ok网)

解析:小球的运动包括自由落体和深陷沙坑减速运动两个过程,知初、末态动能,运动位移,应选用动能定律解决.Eir物理好资源网(原物理ok网)

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