袁剛

摘 要： 動能定理在高中階段的物理學(xué)習(xí)中起著不可替代的作用，它既是學(xué)習(xí)的重點也是難點。所以，如果學(xué)生能夠很好地掌握動能定理，并根據(jù)動能定理進(jìn)行解題，會顯著提高物理成績。不過在具體的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，理論課上只是對動能定理有非常簡單的敘述，但是實際運用時就會非常難。這會讓很多基礎(chǔ)比較差的學(xué)生開始混淆定義，以至于不會使用動能定理解題。

關(guān)鍵詞： 高中;物理;動能定理

在學(xué)習(xí)高中物理的過程當(dāng)中，動能定理是能表述功能關(guān)系最為關(guān)鍵的一個規(guī)律，這個定理所能應(yīng)用的范圍非常廣，計算也比較快捷。所以，高中生應(yīng)該要熟練掌握并能實際應(yīng)用。動能定理能夠充分激發(fā)學(xué)生的自主能動性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。動能定理在高中物理中占據(jù)很大一部分內(nèi)容，在高考中的出題方式也是非常靈活多變。因此，需要學(xué)生真正地理解動能定理并會運用到題當(dāng)中。

一、 動能定理的基本概念

（一） 動能定理的基本定義和內(nèi)容

動能定理的定義：運動質(zhì)點動能的增量等于其他物體對它所做的功，叫做動能定理。動能說的就是物體因為運動而產(chǎn)生的能量叫動能。動能有瞬時性，它是指力在一個過程中對物體所做的功等于在這個過程當(dāng)中動能的變化。動能沒有負(fù)值，只有正值。

動能定理的內(nèi)容：（物體所受的外力總和，根據(jù)其方向和受力的大小，通過正交分解的方法計算出結(jié)果，其結(jié)果就是最終的合力方向和大?。┖贤饬ξ矬w所做的功等于物體動能的變化量。也可以說是末動能減初動能就是最后所要求的。

動能定理只需要考慮物體運動的始末狀態(tài)，在物體運動的過程當(dāng)中，根據(jù)做功時的能量轉(zhuǎn)化就可以求出物體在始末狀態(tài)下的變化量。物體所做總的能量是遵從能量守恒定律的。

（二） 動能定理的基本解題步驟和表達(dá)式

在使用動能定理之前，要知道動能定理解題的基本步驟是什么，然后根據(jù)解題步驟開始解題?；静襟E是確定分析對象、了解運動過程、對物體進(jìn)行受力分析、根據(jù)受力分析出合外力對物體所做的功、根據(jù)正交分解列方程、解方程得出最后答案。

動能定理含有兩種數(shù)學(xué)表達(dá)式：W=Ek 2-Ek 1;Fs=1/2（Mv? 2? 2-Mv? 2? 1）。在這兩個方程式當(dāng)中，W具有兩種意義：第一是物體受兩個或兩個以上力的作用，而W是這些力的合力;第二就是W是多個力所做的功的代數(shù)和。

二、 高中物理問題中動能定理的實際運用

（一） 動能定理在求路程問題中的效用

例如，一個小滑塊從斜面高H處由靜止開始往下滑，在水平粗糙面上滑行了一段時間后停下，測得小滑塊在水平面上的滑行距離為s，把小滑塊從斜面滑到底端的碰撞忽略不計，水平粗糙面的摩擦因數(shù)是斜面上的2倍，求摩擦因數(shù)。

看到這個題的時候，首先就要先把對應(yīng)的圖畫出來，然后選擇小滑塊為研究對象，開始分析題目。小滑塊從靜止開始滑行，最后又靜止停在了粗糙平面上，Ek 1和Ek 2都是零。然后再根據(jù)小滑塊在具體運動的過程中，功和動能變化找出相應(yīng)的聯(lián)系。開始解題，對小滑塊進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)正交分解列出方程式，最后用字母組成的式子表示出摩擦因數(shù)。

從這道題目來說，想要找出各個物理量之間的關(guān)系還是比較容易的，動能定理的關(guān)系式也比較好列。但這是動能定理中最簡單的一個例子，要想真正學(xué)會動能定理，就要學(xué)會用動能定理解難題。

（二） 動能定理在求加速度問題中的效用

對于高中物理來說，利用加速度解答問題通常都用牛頓第二定律或是運動學(xué)公式直接解答，如果遇到相對復(fù)雜的問題時，就會使用動能定理來解答多個物體之間相互作用的問題。

例如，在豎直平面內(nèi)留有一滑輪組，兩個物體的質(zhì)量分別為m 1和m 2且m 1>1/2m 2，現(xiàn)在可忽略滑輪、輕繩的質(zhì)量和一切摩擦，假設(shè)開始用手托住了物體m 1，求：當(dāng)人手突然釋放物體m 1后，兩個物體加速度的大小。

分析此題時，要先把兩個物體所組成的系統(tǒng)當(dāng)作研究對象，m 1下落的高度為h/2，速度就是v/2，由此可以根據(jù)動能定理列出相應(yīng)的式子，解出m 1后再求速度，根據(jù)運動學(xué)公式v 2=2ah就可以求出m 1下落的加速度;找出a 1和a 2的關(guān)系就可求出a 2的加速度。

有很多學(xué)生在碰到這類題型的時候，都習(xí)慣先對受力物體進(jìn)行受力分析，結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)公式進(jìn)行解答，這種辦法計算量比較大而且錯誤率也比較高。而采用動能定理的方法就可以快速找出速度和位移的關(guān)系，求出物體加速度的時間更短，所以還是運用動能定理比較便捷。

（三） 動能定理在求變力做功問題中的效用

例如，一個小汽車通過一根定滑輪的繩QP提升一個質(zhì)量為M的木箱。在繩的Q端拴著小汽車，P端拴著木箱。滑輪上的摩擦可以忽略不計，其他條件都不變。剛開始，小汽車在甲端，這時左右兩端的繩都是豎直的狀態(tài)，設(shè)左側(cè)的繩長為h。小汽車現(xiàn)在開始加速，方向向左，按水平方向從甲端經(jīng)過乙端最后駛向丙端。設(shè)甲到乙的距離是h。車經(jīng)過乙點的速度是v 乙。問：小汽車在從甲端開到丙端的過程當(dāng)中，繩對木箱所做的功是多少？

看到這道題時，要先看清楚題之間的關(guān)系，然后再分析題意，小汽車從甲端到乙端拉動木箱的過程，木箱只受到了拉力和重力的作用，拉力是一個變力。然后分析木箱上升的速度和高度，列出相應(yīng)的動能定理列式子，求出答案。

（四） 動能定理在多過程問題中的效用

例如，在水平面上方高為2 m的地方，一個物塊靜止釋放，落到沙坑高為0.5 m處停止，物塊的質(zhì)量為3 kg，忽略空氣阻力，求：物塊在沙坑中運動時受到平均阻力的大小。

分析這道題時，就可以將物塊的下落過程分成兩個階段，落入沙坑前物塊只受到重力作用，做自由落體運動;物塊在沙坑中運動時受到了重力和阻力的作用，開始做勻減速運動。兩個階段的聯(lián)系是第一階段的末速度是第二階段的初速度。學(xué)生容易出錯的地方在表示阻力做功的問題上，注意阻力和重力作用的位移不相同。利用動能定理的分段處理，就會使本題簡單很多，所以分析過程時要靈活選用方法。

三、 結(jié)語

動能定理所能涉及的領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上文所敘述，它不需要考慮物體運動的細(xì)節(jié)問題，只要關(guān)注物體的初動能和末動能，套用公式進(jìn)行解決問題。動能定理的用途遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，還有更大的潛力等著我們?nèi)ネ诰?。動能定理在整個高中階段始終占據(jù)著主體地位，所有的物理教師都花大筆的時間和精力去講解動能定理，就連解題的時候也是非常仔細(xì)，生怕學(xué)生聽不懂。如果學(xué)生能夠熟練地應(yīng)用它，就會在物理解題時達(dá)到事半功倍的效果。

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