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动能定理的公式解析、核心内容及适用范围详解

  一、动能定理的公式和内容

  1、公式:( W = rac{1}{2}mv_2^2 - rac{1}{2}mv_1^2 ),其中( W )为合外力对物体做的总功,( m )为物体质量,( v_1 )、( v_2 )分别为物体运动过程的初速度和末速度。

  2、内容:力在一个过程中对物体所做的总功,等于物体在这个过程中动能的变化量,这一规律称为动能定理。

  3、适用范围:既适用于恒力做功,也适用于变力做功;既适用于直线运动,也适用于曲线运动,是力学中具有普适性的规律之一。

  4、物理意义:揭示了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的定量关系,建立了功和能的联系桥梁。

  5、实质:说明了做功的过程是能量转化的过程,合外力做功的多少,恰好等于物体动能的改变量。

  6、动能的公式:( E_k = rac{1}{2}mv^2 ),( E_k )表示物体的动能。

  7、动能的定义:物体由于运动而具有的能量,其大小与物体的质量和运动速度的平方成正比。

  8、动能的单位:与功的单位相同,国际单位为焦耳,符号为J,1J = 1N·m = 1kg·m²/s²。

  9、动能的标矢性:动能是标量,只有大小没有方向,遵循代数运算规则。一个物体不论速度方向如何,只要速度大小相等,其具有的动能就相等。

  二、动能定理的相关例题

  下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系,说法正确的是____

  A.物体做变速运动,合外力一定不为零,动能一定变化

  B.若合外力对物体做功为零,则合外力一定为零

  C.物体的合外力做功不为零,它的速度大小一定发生变化

  D.物体的动能不变,所受的合外力必定为零

  答案:C

  解析:力是改变物体速度的原因,物体做变速运动时合外力一定不为零,但合外力不为零时可能不做功(如匀速圆周运动,合外力指向圆心,与速度方向垂直,做功为零,动能不变),故A、B错误;根据动能定理,合外力做功不为零则动能一定变化,而动能( E_k = rac{1}{2}mv^2 ),质量不变时,动能变化必然伴随速度大小变化,C正确;物体动能不变,说明合外力做功为零,但合外力不一定为零(如匀速圆周运动),D错误。

  相关信息仅供参考。