如何利用动能定理公式解题

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所属分类:高一物理

动能定理,在高中物理里属于万能定理!既可以适用于曲线运动,也可以适用于直线运动;既能够解决变力做功,也可以解决恒定做功。可以说,动能定理在高中物理里应用非常广泛,在高考物理里更是考查热点。

动能定理公式

动能定理,反映的是合外力所做的功与动能变化量关系。动能定理公式为:

W=EK2-EK1

动能定理公式解题步骤

1、确定研究对象;

2、抓住质点初末状态,然后表示出初末状态的动能;

3、正确受力分析,确定各个力做功情况,并表示出合外力的总功;

4、应用动能定理公式:左边表示合外力的功,右边表示动能的变化量;

5、计算结果,并检查是否符合物理实际。

应用动能定理公式注意事项

1、动能定理公式是标量式,不用规定方向,但要注意矢量的参照物要一致,一般选择地面为参考物。

2、等号左边必须是物体所受合外力的总功,任何一个力做功都不能忽略。

3、应用动能定理公式时,可以考虑单一过程列式,也可以考虑全程列式。

4、应用动能定理公式时,不用考虑物体运动轨迹,只要抓住每个力的做功正负,以及初末状态,然后代入公式即可。不用考虑方向、路径如何、相比之下比牛顿第二定律运用起来更简单。

经典例题

1、动能定理公式求速度:

例、某同学从高为h处以速度v0水平投出一个质量为m的铅球,求铅球落地时的速度?

解析:本题可以用两种方法解决,一是利用平抛运动规律,二是直接利用动能定理公式。

方法一:利用平抛运动

运动时间:

h=gt2/2

竖直方向:

vy=gt

落地速度即合速度:

如何利用动能定理公式解题

方法二:利用动能定理公式

如何利用动能定理公式解题

化简即得:

如何利用动能定理公式解题

显然,利用动能定理公式比平抛运动规律更加简便。

 

2、动能定理公式求位移:全程法和分段法

质量m=3kg的物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,F=9N的水平恒力作用下启动.当位移l=8m时撤去此力,求物体还能滑行多远?

解析:本题也可以用两种方法解决,一是匀变速直线运动并结合牛顿第二定律,二是动能定理公式。

方法一:先求出两个过程加速度

a1=(Fmg)/m=1m/s2

a2mg/m=2m/s2

匀加速阶段:

如何利用动能定理公式解题

匀减速阶段:

如何利用动能定理公式解题

方法二:动能定理公式

第一阶段:

如何利用动能定理公式解题

联立得:

L=4m

当然本题在运用动能定理公式时,也可以用全程法:

如何利用动能定理公式解题

易得:

L=4m

显然,在使用动能定理公式时,全程法比分段法更加简单。

3、动能定理公式求变力功

例、质量为m=2kg的小球,从半径R=0.5m的半圆形槽的边缘A点沿内表面开始下滑,动摩擦因数为μ=0.1,到达最低点时摩擦力f=3.6N.求在弧AB段阻力对物体所做的功W(g=10 m/s2)

如何利用动能定理公式解题

解析:由于本题是曲线运动,故不能用直线运动规律解题。但由于是圆周运动,故可以利用B点求出该时刻速度,然后对AB段利用动能定理公式求解。

B点:

N-mg=mv2/R

f=μN

则得:

v=2m/s

AB段:

mgR-Wf=mv2/2

代入数据得:

Wf=6J

特别注意,本题易出错之处fmg,实际上Nmg不可能相等,因为径向合外力提供向心力。如果N=mg,则合力F=0,没有力提供向心力,不符合实际。

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