例1 乙個小球從高處自由落下,則球在下落過程中的動能
a.與它下落的距離成正比.
b.與它下落距離的平方成正比.
c.與它運動的時間成正比.
d.與它運動的時間平方成正比.
分析小球自由下落過程中,僅受恆定的重力作用,小球下落的距離越大,重力對球做的功越多,轉化為球所獲得的動能也越多,根據自由落體運動規律,下落的距離與其運動時間的平方成正比,故其動能也與時間平方成正比.
答 a,d.
說明也可由計算得出結果:
例2 兩輛小車a、b,其質量關係為ma>mb,車輪與水平地面間的動摩擦因數相等,現使它們以相同的動能沿水平地面滑行,則兩車滑行距離sa、sb的大小關係是
a.sa=sb.
b.sa>sb.
c.sa<sb.
d.條件不足,無法比較.
分析根據動能的含義可知,兩車滑至停止的過程中能克服地面摩擦力做的功相等.由於ma>mb,兩車所受摩擦力的大小關係是fa>fb,則必有sa<sb.
答 c.
說明也可以由功能關係的計算式得出:
由ek=wf=μmgs,
例3 一顆質量m=10g的子彈,以速度v=600m/s從槍口飛出,子彈飛出槍口時的動能為多少?若測得槍膛長s=0.6m,則火藥引爆後產生的高溫高壓氣體在槍膛內對子彈的平均推力多大?
分析子彈的動能可由動能定義式直接算出.子彈的動能是依靠火藥引爆後產生的氣體對它做功轉化來的,由功的定義式根據已知的槍膛長度即可算出氣體的平均推力.
解答子彈飛出槍口時的動能為
=1.8×103j.
根據動能公式可知,火藥引爆後的氣體在槍膛內對子彈做的功為
w=ek=1.8×103j.
說明本題中子彈發射時的能的轉化關係可用框圖表示如下:
平時踢足球、推鉛球以及拋擲物體時,由於人做功的結果轉化為它們的初動能.因此,只要測出這些物件(足球、鉛球或其他物體)的質量和初速度,就可以算出人對它們做的功.
討論1.注意動能與動量的區別
動能反映了物體所具有的做功本領,即克服阻力能運動多遠.是乙個標量.動能不可以分解.與物體動能變化相聯絡的是功——外力對物體做功,物體的動能增加;物體克服阻力做功,物體的動能減少.
動量反映了物體所具有的運動量,即克服阻力能運動多久.是乙個向量,可以按平行四邊形法則分解.與物體動量變化相聯絡的是衝量——外界對物體施以衝量,物體的動量增加;物體對外界施出衝量,物體的動量減少.
動能與動量都與物體的質量m與速度v有關,兩者間數值上的聯絡是
2.動能定理
上面推導動能公式時,說明物體原來靜止於光滑水平面上,物體的加速度僅由水平力f產生,物體作初速為零的勻加速運動.
一般情況下,可設物體在水平拉力f和阻力f共同作用下,並作初速不等於零的勻加速運動,如圖4-12所示.
力對物體做的功,等於物體動能的增量,即
w合=△ek.
這就是動能定理.
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