動能定律和動量定律的區別與聯系動量定律和動能定律其實都是從牛頓第二定理推論下來的,但在解決熱學中個別問題時,這兩個定律比牛頓第二定理更能彰顯出優越性。我們先看一看它們共同之處:1.兩個定律都不用考慮中間過程,只考慮始末狀態。動量定律只考慮始末狀態的動量,動能定律只考慮始末狀態的動能。過程中的速率加速度變化不予考慮。質量為m的小球以初速率o在水平面上往右運動,小球與水平面間動磨擦質數為,小球遇到兩側固定擋板后被彈回,假定在碰撞過程中沒有能量損失,求小球在水平面上運動的總路程解:剖析:小球來回與擋板碰撞運動方向不斷改變,速率大小也不斷改變,運用牛頓第二定理似乎不好解出,而用動能定律就比較便捷了,小球受三個力作用:重力mg,支持力F,磨擦力f,全過程只有磨擦力做負功,所以有–μmgS=0-1/2mvoμmg=vo和B用輕繩相連懸在輕彈簧上端靜止不動,聯接A,B的繩子被燒斷后,A上升到某位置速率大小為這時B下落的速率大小為,已知這段時間內動量定理和動能定理的區別,彈簧的彈力對物塊A的沖量是多少?解析彈簧的彈力為變力,設彈力對物體A的沖量為–mgt=mu-0=mv+mu3.兩個定律除了適用于直線運動,也適用于曲線運動。如圖,質量為1kg的物體從軌道A點由靜止下降,軌道B是彎曲的,A點高出B點0.8m,物體抵達B點的速率為2m/s.求物體在AB軌道上克服磨擦力所做的功。
解析本題中物體在軌道上遭到的磨擦力是大小方向不斷變化的,不適宜用牛頓第二定理求解,但用動能定律就W=6J4.兩個定律都主要解決“不守恒”問題,動量定律主要解決動量不守恒問題,動能定律主要解決機械能不守恒問,在牽引力作用下以加速度a由靜止開始沿直線運動經過時間t,其中的一質量為2脫鉤車箱停止運動(設阻力與質量成反比,且牽引力不變)求此時列車的速率。解析把脫鉤的車箱和后面列車看成一個系統,這個系統有加速度a,合外力不為零,動量不守恒,車箱脫鉤前后系統合外力沒變,只是它們之間內力沒有了,所以依據動量定律:V=Ma(t1+t2)/M-m以上是兩個定律的共同點,這兩個定律也有不同之處,其區別如下:1.動量定律表達式I=mv2一mv1,是矢量式動能定律表達式W=1/2mv1/2mv是標量式2.動量定律反映了沖量是動量變化的誘因,而動能定律反映了外力做功是物體動能變化的誘因。3.動量定律對單個物體及由幾個物體組成的系統都可以直接運用,依據牛頓第三定理,系統的內力總是大小相等方向相反,同時形成,同時消失,成對出現的,所以一對內力的合沖量總為零,即內力不會導致系統動量的變化從而內力的沖量不予考慮。動能定律通常對單個物體運用動量定理和動能定理的區別,通常不直接用于有互相作用的幾個物體組成的系統,由于系統的內力其實成對出現,但它們分別作用于不同物體上,而那些物體位移大小并不總是相同的,因此斥力,反斥力做功的和也就不為零,系統動能變化除了與系統外力做功有關,也與系統內力做功有關,所以對系統而言,公式W=1/2mv1/2mv1中的W應為內力和外力所做的總功。
實際上,動能定律與機械能守恒定理是互相印證的,動能定律可以看成是機械能是否守恒的判定依據,把W看成外力所做的功和外保守內力所做的功w非,則動能定律可寫成+w非二Ek2–Ek1而保守力做功等物體勢能減少=Ep1-Ep2將代人整理得:W外+W非=(Ek2+Ep2–(Ek1+EP1)式的含意為:外力和非保守內力是否做功是機械能是否守恒的條件,外力和非保守力做的功之和為正,系統機械能降低外力和非保守內力做的功之和為負值。系統機械能減少。其實:動力學中求速率的問題理論上既可用動量定律也可用動能定律,這么哪些條件下用動量定律,哪些情況又用動能定律呢?通常說:涉及到“時間”的用動量定律,涉及到“位移”的用動能定律。山東省訥河市中級學校