上期我们对能量进行了一个整体阐述,这一期开始,我们对几个关键的具体的能量进行逐一讲解,首先看动能。

新高考的解读(全面解读高考中的)(1)

动能的定义:物体由于运动而具有的能量,称为物体的动能。它的大小定义为物体质量与速度平方乘积的二分之一。为什么还有一个二分之一呢?[what]这是为了和牛顿第二定律统一起来。我们用匀变速直线运动来大概推导一下,大家就明白了。非常准确的推导,留待大学学习。

大概推导:牛顿第二定律F=ma,所以Fs=mas=m(v2的平方-v1的平方)/2,其中F为合外力,m为质量,a为匀变速直线运动的加速度,v2为末速度,v1为初速度,s为位移。可见二分之一的出现是物理规律统一的必然。

结论:质量相同的物体,运动速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,具有的动能就越大。

几点说明:①动能是标量,只有大小没有方向,所以动能可以直接加减而不用平行四边形合成;

②动能具有瞬时性,在某一时刻,物体具有一定的速度,也具有一定的动能,动能是状态量;而与之相对的功就是一个过程量。

③动能具有相对性,因为对不同的参考系,物体速度有不同的瞬时值,也就具有不同的动能,一般以地面为参考系研究物体的运动。所以动能其实是一个系统整体拥有的物理量。

④动能没有负值,它一定是一个大于等于零的物理量。

补充一下动能的来历:牛顿没有使用过动能的概念,他使用的是笛卡尔提出的动量概念,即物体质量与速度的乘积。与牛顿同时代的德国科学家莱布尼兹不赞同动量概念,并认为动量是“死力”,主张使用一种他称为“活力”的概念取代之。而他所谓的“活力”,就是物体质量与速度平方的乘积。

“活力”到底是个什么力,与牛顿的作用力之间到底有什么关系,当时并不清楚。十九世纪初英国科学家托马斯·杨引进“能量”概念和法国科学家科里奥利引进“功”的概念,并将功和能相互关联。科里奥利将活力即动能,看成是作用力做功的结果,由此提出了动能这个物理量。

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