淺談動能定理的應用

潘晟

【摘要】 動能定理是高中物理的重點、難點，也是高考命題的熱點，考試大綱中明確要求考生理解動能定理并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運用。本文將對高中物理中動能定理的理解、應用以及應用范圍做簡要分析。

【關鍵詞】 高中物理 動能定理 應用

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2018）03-168-01

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動能定理在高中物理課程中占有的分量很重，很多物理知識都需要動能定理來求解，因此很多命題老師都很看重這方面，是學生學習物理的重要板塊。動能定理掌握的好與壞，涉及到學生解決物理問題的技能。掌握動能定理的解題方法，是學好高中物理的基礎。它能有效地拓展學生的解題方法，對學生思維的能動性的提高起著舉足輕重的作用。

一、對動能定理的理解

動能定理就是對物體所做的功等于物體動能的變化，即W=1/2mv02-1/2mv12，從以下幾點進行理解。首先是外力做功的理解，在外力對物體進行做功時，力既可以促進物體運動也可以阻礙物體運動，用正負之分來作為區別，方便我們更好的理解，所謂的總功，用公式表示即為W總=W1+W2+……=F1S+F2S+……=F總S，因此，總功也可以理解為所有外力做功的總和；其次對標量的理解，標量即是單純的改變速度或者改變方向都不會改變動能的大小，例如一個物體繞圓周方向進行勻速運動，外力的方向指向中心點，與位移方向是保持垂直的，因此物體的方向即使隨意改變，也不會影響做功總和；第三對動能定理中正、負功的理解，因為外力做的功有正、負之分，所以物體在運動中能量有可能多或者少。而動能定理的正負之分與增減無關，它是表示初始狀態與結束狀態的一個動能差，數值可用正、負表示；第四對動能與動能定理之間的關系的理解，做功一個過程量，而動能是一個狀態量，動能定理表示的是一個量變差，是能量轉化的一個過程。

二、高中物理中動能定理的應用及其應用范圍

動能定理為什么那么受重視？為什么教師在教授過程中反復強調其重要性呢？因為動能定理在解決物理的實際問題時作用非常大，有一些問題用牛頓第二定律都無法解決，然而利用動能定理便可以輕松搞定。這就是動能定理為什么受歡迎的主要原因。動量定理解決問題時，主要掌握物體運動的初始狀態和末端狀態，不用討論過程的細節，也不用注意方向、速度。如何對動能動力進行應用，要說明以下幾點：

（一）動能定理的應用過程

首先要選取研究度對象。選定研究對象后要確定物體的運動過程，可以是一段過程也可以是全過程；其次分析物體的受力情況，如何受力以及各種力的做功情況，做正功還是負功，做功的多少，進而求出求出W總；最后根據物體在運動過程中的開始和結束的位置，確定動能，根據公式W總=Ek2-Ek1進行求解，這就是動能定理應用的一個簡要過程，在學習過程中可以根據這個過程進行分析求解。

（二）動能定理的適用范圍

動能定理的以下幾點應用最為普遍。首先是對于功的計算。功在高中物理中扮演的角色是位高權重，因此我們要重點說明一下。動能定理對恒力、變力做功都可應用。對于恒力做功很好理解，在物體整個運動過程中F是不變的，利用動能定理可以直接寫出公式W=FScosθ進行求解。但是如果力的大小在運動過程中發生變化，F就無法確定數值；若力的方向也不斷變化，那么θ角也無法確定數值，就無法利用此公式進行求解，需要根據動能定理將求解方法進行變化，從而解決問題。求變力做功有幾種方法，首先可用微元法，F在運動過程中發生變化，我們可以把整個運動過程分成很多小段，然后根據恒力做功的公式W=FScosθ求出每一小段的功W，再把每一小段的功進行相加，從而求得變力做得總功；其次可以利用功能關系求變力做功，這種方法是求變力做功最簡捷、最有效的一種方法。可以根據動能定理與其他定理以及守恒定律之間的某種規律，用其中關系進行等量代換，從而求出變力做功的一種方法；再次如果變力的功率一定時，可以根據公式W=pt直接進行計算。以上是動能定理在做功問題上的應用，在高中物理解題時應用頻率是非常高的。其次是對線性運動的計算。動能定理對直線與曲線運動同樣適用，物體做直線運動還是曲線運動主要看加速度的方向是否變化，速度方向和力作用在一條線上不變即是直線運動，若改變就是曲線運動；再次動能定理應用的獨特性。一些問題除了用動能定理求解，還可以用其他方法求解，但是動能定理求解過程會更簡捷，而有些問題只可以用動能定理，與其相識的牛頓第二定律以及其他運動知識根本無法可解，這是動能定理的唯一性，可見動能定理是一種高端思維求解的方法，在日后的學習中一定要經常使用。

結語

動能定理在高中物理的學習中可以說是貫穿了整個物理的全過程，以其應用廣泛，解題思路便捷以及可以跟很多物理知識都能結合到一起進行恒等代換使用等多種應用方式，深受老師和學生的重視，因此在學習高中物理課程時，要將動能定理作為一項重要內容去學習，做到深入理解，融匯貫通。

[ 參 考 文 獻 ]

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[3]潘佳萍.淺談高中物理教學中動能定理解題技巧[J].數理化解題研究.2016（28）：67-67.