动能定理推导过程
某个方向上的动能定理问题的研究

某个方向上的动能定理问题的研究在学习了动能定理之后,学生处理平抛运动时,往往在竖直方向用动能定理,而算出的结果也是正确的。
大多数老师根据“功和动能是标量不能分解”理所当然的果断否定了学生的这种做法,当学生进一步追究其结果正确的原因时,老师们大多解释为数学巧合。
学生解法真的只是数学巧合吗?本文拟从动能定理的推导过程证明,在某个方向上应用动能定理,一定会得到正确结果,不过,此时,功和动能的合成规则就不再是标量合成规则,而是一种新的规则——叶量合成规则。
一、某个方向上动能定理的推导物体在恒力F 的作用下以某一初速度v 0运动,经过一段时间发生的位移为l ,末速度为v ,建立斜角坐标系xOy ,其中x 轴与y 轴夹角为θ,将力F 、位移l 、速度v 0、v 均按平行四边形定则分解到x 轴与y 轴方向上,如图所示。
沿x 轴方向,有:11F ma =,2211012v v a x -= 联立得:2211101122F x mv mv =- 沿y 轴方向,有:22F ma =,2222022v v a y -= 联立得:2222201122F y mv mv =- 由上可见,某个方向上动能定理是成立的。
二、功和动能的合成规则——叶量合成规则 1、功和动能的合成规则的探索根据动能定理,有:2201122F l mv mv =-r r g 。
下面对该式左右两边进行分析。
由余弦定理,有:22212122cos v v v v v θ=++,则有:222121211112cos 2222mv mv mv m v v θ=++g 可见“分动能”与“合动能”不是简单的标量相加,而是遵循了更复杂的合成规则。
而由功的定义W F l =rr g,有 1211221122()()cos cos W F l F F x y F x F y F x F y F x F y F x F yθθ==++=+++=+++r r r r r r r r r r r r r rg g g g g g可见“分功”与“总功”也不是简单的标量相加,而是遵循了更复杂的合成规则。
第四章 能量方程

(2)恒定渐变流过水断面上, 动水压强的分布与静水压 强的分布规律相同。
现证明如下:
在过水断面上、任意两相邻流线间取微小柱体,长为dn ,底面 积为 dA 。(如图示)。分析该柱体所受轴线方向的作用力:
上下底面的压强: p与p dp
柱体自重沿轴线方向的投影dAdncos ,其中: 为重力
1
H v0
c
渐变流断面
d 2
A
0
vc
0
c 1
水箱的来流断面和收缩断面是渐变流断面
渐变流断面上动水压强分布规律: 水流射入大气中时的渐变流断面,动水压强
不服从静水压强分布规律 孔口出流收缩断面,其上流线近似平行, 各点均与大气接触,压强约为大气压强。
固体边界约束的渐变流过水断面,动水压强符合静水压 强分布规律.
伯诺力方程中的三项分别表示单位重量液体的 三种不同的能量形式:
Z1
p1
u12 2g
Z2
p2
u22 2g
hw
z为单位重量液体的位置势能(位能)。
u2/2g为单位重量液体的动能。
p/为单位重量液体的压能(压强势能) z+p/ =该质点所具有的势能
z+p/ + u2/2g=总机械能
hw'为单位重量的流体从断面1-1流到2-2过程中由 于克服流动的阻力作功而消耗的机械能。这部分 机械能转化为热能而损失,因此称为水头损失。
将⑥⑦⑧代入⑤。并注意到Q1=Q2=Q 再两边除以rQ,则
Z1
p1
1V12
2g
Z2
p2
2V22
2g
hw12
三、能量(伯诺力)方程的几何表示——水头线 总流伯诺力方程的量纲:
高一物理动能定理公式_动能定理的公式

高一物理动能定理公式_动能定理的公式动能定理是可以通过牛顿定律推导出来的,是高一物理重要内容,下面是店铺给大家带来的高一物理动能定理公式,希望对你有帮助。
高一物理动能定理公式(1)动能定义:物体由于运动而具有的能量,用Ek表示。
表达式:Ek=1/2mv^2能是标量也是过程量单位:焦耳(J)1kg*m^2/s^2=1J(2)动能定理内容:合外力做的功等于物体动能的变化表达式:W合=ΔEk=1/2mv^2-1/2mv0^2适用范围:恒力做功,变力做功,分段做功,全程做功高一物理动能定理教学反思动能定理是高中物理最重要的定理之一,本节课是动能和动能定理教学的第一课时,是整个动能定理教学中基础、也是最重要的环节,这节课主要是帮助学生了解动能的表达式,掌握动能定理的内容,学会简单应用动能定理解决物理问题,体会到应用动能定理研究问题的优越性。
动能定理主要从功和动能的变化的两个方面来入手。
里面包含了:功、能、质量、速度、力、位移等物理量,综合性很强。
并且动能定理几乎贯穿了高中物理的所有章节、是物理课程的重头戏。
反思我在这次公开课教学中存在的一些问题,现将本节课的得失总结如下:1、学生课前预习不足在上这节课之前已经让学生提前预习这节课,但是还有些学生课前没有让认真的预习<<动能和动能定理>>和之前几节课学过的内容,所以部分学生知识遗忘比较严重,在课堂上不能发挥主观能动性,还只是被动的接受老师和其他发言同学的观点和知识点。
2、对学生情绪的调动,积极参与问题的研究不足推导演绎动能表达式时,由于实验条件不足,使得处理这个环节还是有些粗,并且学生自己推导动能表达式是参与度还是不够理想,探究动能变化与什么力做功有关时,参与程度不够,所以,在今后教学中应注重让学生在课堂上多参与,多交流,多提问。
3、在教师问题引导上斟酌和研究不足对于新课程的课堂的教学,应该是把更多的时间交给学生,让学生主动的思考和研究问题,这样对于知识的有效学习有大的帮助,但是如何的引导学生学习是一个突出问题,在教学中问题的创设上还是要多用心,多研究。
动能与动能定理

动能与动能定理动能是物体运动的表现,是描述物体运动状态的重要物理量之一。
物体的动能与其质量和速度有关,可以用公式K = 0.5mv²来表示,其中K表示物体的动能,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
动能定理是描述物体运动动能变化的原理,它说明了当物体受到力的作用时,动能的变化量与力的做功的关系。
根据动能定理,物体的动能变化等于作用在物体上的力所做的功。
公式可以表示为K2 - K1 = W,其中K1表示物体在起始状态的动能,K2表示物体在结束状态的动能,W表示力所做的功。
动能定理的推导可以通过牛顿第二定律和功的定义来进行。
根据牛顿第二定律F = ma,将物体的加速度a表示为v² - u² / 2s,其中u表示起始速度,v表示结束速度,s表示运动距离。
将力与位移的乘积表示为Fs,将物体的质量m替换进去,可以得到力所做的功W = 0.5mv² - 0.5mu²。
根据动能定理,我们可以理解一些与动能相关的现象。
比如,在一个平直的水平面上,当一个物体在滑行过程中受到恒定的水平力作用时,物体的动能会发生变化。
如果力的方向与物体运动的方向一致,力做正功,物体的动能增加;如果力的方向与物体运动的方向相反,力做负功,物体的动能减少。
如果没有外力作用,物体的动能不会发生改变。
动能定理也可以应用于其他一些情况。
例如,当一个物体自由落体时,在下落过程中由于重力的做功,物体的动能会逐渐增加,而在上升过程中,由于重力与位移的夹角大于90°,重力做负功,物体的动能会减少。
当物体到达最高点时,动能达到最小值,为零,而在下落过程中逐渐恢复。
动能定理的应用还可以帮助我们理解一些现实中的问题。
例如,当汽车减速时,汽车制动器所施加的摩擦力会做负功,使汽车的动能减小,从而使汽车减速停止。
另外,运动员在进行跳跃动作时,运动员腿部的肌肉通过做功使身体获得一定的动能,然后将动能转化为跳跃的高度或距离。
动能、动能定理、做功和能量的关系

鲁教版高一物理动能、动能定理、做功和能量的关系本周教学容: 1、动能 2、动能定理3、做功和能量的关系细解知识点 1. 动能物体由于运动而具有的能量叫动能;公式:221mv E k =动能是标量,只有大小没有方向;动能是状态量,因为动能对应的是物体的一个运动状态;动能是相对量,因为速度具有相对性,参考系不同速度往往不同,动能也就不同,一般取地面作为惯性参考系;动能相等的两个物体,它的速度不一定相等。
动能单位是J 。
它的推导过程是 1kg ·m 2/s 2=1N ·m =1J 2. 动能定理(1)动能定理的推导因为ma F =和as v v 22122=-122122212221212k k E E mv mv a v v ma Fs W -=-=-==12k k E E W -=即合力所做的功,等于物体动能的变化。
(2)动能定理的表述合外力做的功等于物体动能的变化。
(这里的合外力指物体受到的所有外力的合力,包括重力)。
表达式为K E w ∆=动能定理也可以表述为:外力对物体做的总功等于物体动能的变化。
实际应用时,后一种表述比较好操作。
不必求合力,特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下,只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来,就可以得到总功。
(3)应用动能定理解题的步骤 ①确定研究对象和研究过程。
②对研究对象进行受力分析。
(研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析,含重力)。
③写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功(注意功的正负)。
如果研究过程中物体受力情况有变化,要分别写出该力在各个阶段做的功。
④按照动能定理列式求解。
3. 做功和能量的关系做功的过程就是能量改变的过程。
外力对物体做正功,物体的能量增加;外力对物体做负功或物体对外做功,物体能量减少。
例如:使一个本来静止的物体运动且具有50J的动能,那就是说外力使物体产生了加速度,使物体提高了速度,做了50J的功,才使它具有50J的动能。
动能定理的推导及示例

动能定理的推导及示例动能定理是力学中的重要定理之一,描述了物体动能与物体的力学性质之间的关系。
本文将对动能定理进行推导,并通过示例来进一步说明其应用。
一、动能定理的推导对于一个物体,其动能(Kinetic Energy)可以通过质量(Mass)和速度(Velocity)的关系来描述,即动能等于质量乘以速度的平方的一半。
数学表示为:动能(K)= 1/2 * 质量(m)* 速度的平方(v^2)根据牛顿第二定律(Newton's Second Law),物体的加速度(Acceleration)与作用在物体上的力(Force)之间存在着关系,由以下公式表示:加速度(a)= 力(F)/ 质量(m)将力(F)表示为质量(m)乘以加速度(a),并将其代入动能的公式中,我们可以得到动能定理的关系式,如下:动能(K)= 1/2 * m * v^2 = F * s其中,s为物体在力F的作用下所做的位移(Displacement)。
二、动能定理的示例为了更好地理解动能定理的应用,我们将通过一个具体的示例来说明。
假设一个质量为2kg的物体在做匀加速运动,初始速度为2m/s,加速度为3m/s^2,求物体运动5秒后的动能。
首先,我们可以计算出物体在5秒后的速度。
由于加速度为3m/s^2,时间为5秒,根据匀加速运动的公式v = u + at(其中u为初始速度),我们可以得到:v = 2 + 3 * 5 = 17m/s接下来,我们将速度代入动能公式中,即:动能(K)= 1/2 * m * v^2 = 1/2 * 2 * (17^2) ≈ 289J因此,物体在5秒后的动能约为289焦耳(J)。
通过这个示例,我们可以看到动能定理在计算物体的动能时是非常有用的。
它告诉我们,物体的动能与物体的质量、速度以及作用在物体上的力之间存在着明确的关系。
结论:动能定理是描述物体动能与力学性质关系的重要定理。
通过对动能的推导,我们可以看到动能定理中质量、速度和力之间的关系。
动能定理公式推导过程

动能定理公式推导过程
动能定理公式推导过程
一、引言:
动能定理(Theorem of Kinetics)也称动量定理,它是物理学中一条重要的定理,它揭示了动量的守恒原理,即当物体经历一段时间的运动时,它的动量不会改变,但其内积的能量可以改变。
二、定义:
动能定理定义如下:对于一个受外力作用的机构系统,其在一段时间内,经历的总动量与其在该段时间内变化的总动能之和是一个恒定的量。
三、推导:
1、首先,我们来定义一个机构系统。
设有一个物体,它处于一个力场中,比如引力场。
因此,我们来考虑一段时间内,物体的运动受到的力。
具有力F的力每单位时间所需做的功G就是这个物体在一段时间内经历的动能,即
G=∫F.dr
2、我们来定义物体在一段时间内所经历的动量。
我们首先来定义物体的动量p,它是物体的质量m乘以物体的速度v所得的结果,即
p=mv
物体在一段时间内经历的总动量P,就是物体在此段时间内经过的每一个位置所拥有的动量之和,即
P=∫p.dr
3、由于动量是保守量,所以,物体在一段时间内经历的总动量P应当只取决于物体起始时的动量po与物体结束时的动量p1,即
P0=P1
由此,我们可以认为,物体在一段时间内的总动量P应当是一个恒定的量,即
P=P0=P1
4、将上述结果代入进去,我们就得到了动能定理的公式:
P0=P1=∫p.dr=∫F.dr
即两边的动量相等,而右边的动量取决于外力F及物体在一段时间内经历的动能G,因此可以得到动能定理的公式:
P0=P1=G
从而,我们对动能定理的公式进行了推导。
从牛二推动能定理

从牛二推动能定理摘要:1.牛二推动能定理的简介2.牛二推动能定理的推导过程3.牛二推动能定理的应用领域4.牛二推动能定理在我国的研究现状及展望正文:牛二推动能定理,全称为“牛顿第二推动能定理”,是描述物体在弹性形变过程中能量转化的一个重要定理。
它是由英国著名物理学家艾萨克·牛顿在1687 年提出的,是经典力学体系中的一个重要组成部分。
牛二推动能定理的推导过程如下:首先,我们设一个物体受到一个外力F 作用,发生形变,其形变量为Δx。
根据胡克定律,物体形变所消耗的能量W 与形变量Δx 成正比,即W = ∫F·Δx dl。
其中,∫表示积分,dl 表示微小长度。
由于外力F 所做的功等于物体所获得的能量,所以我们可以得到:W = ∫F·Δx dl = ∫F·(x - x0) dl = ∫F·x dl - ∫F·x0 dl。
根据牛顿第二定律,我们可以得到F = ma,所以W = ∫ma·x dl - ∫ma·x0 dl = ∫m(dx/dt)·x dl -∫m(dx0/dt)·x0 dl。
对两边积分,我们可以得到:W = 1/2m[(x^2) - (x0^2)] - 1/2m[(x"^2) - (x0"^2)] = 1/2m(x^2 - x0^2) - 1/2m(x"^2 - x0"^2)。
牛二推动能定理的应用领域非常广泛,主要应用于弹性力学、固体力学、流体力学等领域。
在实际工程中,我们可以通过牛二推动能定理来分析构件的疲劳强度、计算结构的弹性位移、预测材料的屈服极限等。
在我国,牛二推动能定理的研究始于20 世纪初。
经过几代学者的努力,我国在牛二推动能定理的理论研究和应用方面取得了显著成果。
然而,与国际先进水平相比,我国在某些方面仍有一定差距。
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动能定理推导过程
一、动能定理的概念及意义
动能定理是描述物体运动过程中动能变化与力学功之间关系的基本定理。
它表明,物体的动能变化量等于所受外力做功的量。
二、牛顿第二定律的推导
在推导动能定理之前,需要先了解牛顿第二定律。
牛顿第二定律表示:物体所受合力等于其质量乘以加速度。
设物体质量为m,所受合力为F,加速度为a,则有:
F = ma
三、功的定义及计算公式
在推导过程中,还需要用到功的概念及计算公式。
功是描述力对物体
做功的量。
其计算公式为:
W = F·s·cosθ
其中,W表示做功量;F表示作用力;s表示作用点移动距离;θ表示作用力和移动方向夹角。
四、动能定义及计算公式
在推导过程中,还需要用到动能的概念及计算公式。
动能是描述物体运动状态的量。
其计算公式为:
E_k = 1/2mv^2
其中,E_k表示动能;m表示质量;v表示速度。
五、推导过程
1. 假设物体初速度为v_0,末速度为v,所受合力为F。
2. 根据牛顿第二定律,可得:
F = ma
3. 将加速度a用速度v和初速度v_0表示出来,有:
a = (v - v_0)/t
其中,t表示时间。
4. 将式子代入牛顿第二定律中,有:
F = m(v - v_0)/t
5. 将式子两边同乘以s(位移),有:
Fs = m(v - v_0)s/t
6. 根据功的计算公式,可将右侧的式子表示为功量W,即:W = m(v - v_0)s/t
7. 将动能的计算公式代入上述式子中,有:
W = [1/2mv^2 - 1/2mv_0^2]/t·s
8. 对上述式子进行变形,得到动能定理的表达式:
W = ΔE_k
其中,ΔE_k表示动能变化量。
六、结论及应用
由上述推导过程可知,在物体运动过程中所受外力做功的量等于其动能变化量。
这一结论在物理学研究和工程实践中都具有重要意义。
例如,在机械工程领域中,可以利用该定理来设计高效率的机械装置;在物理学研究领域中,可以通过该定理来解释物体运动过程中的动能变化。