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初中物理动能适合曲线运动考点

2024-12-12 13:52:16综合其它710
  • 动能适合曲线运动

动能适合曲线运动的情况包括:Pw7物理好资源网(原物理ok网)

1. 物体在曲线运动中运动的速度方向是不断变化的,而速度方向(即切线方向)是物体动能大小的直接体现。因此,动能适合曲线运动。Pw7物理好资源网(原物理ok网)

2. 在曲线运动中,物体受到的各个力的方向都指向圆心,因此各个力的合力(即合外力)的方向也指向圆心。而物体动能的改变量与合外力有关,因此曲线运动中动能是可变的。Pw7物理好资源网(原物理ok网)

总之,在曲线运动中,物体的动能会随着速度方向和合外力的变化而变化。Pw7物理好资源网(原物理ok网)


相关例题:

题目:一个物体在光滑的水平面上以初速度v0沿曲线运动,其轨迹为一条抛物线。已知物体质量为m,求其在运动过程中的动能随时间的变化规律。Pw7物理好资源网(原物理ok网)

解答:Pw7物理好资源网(原物理ok网)

由于物体在水平面上运动,重力不做功,因此不考虑重力势能的变化。又由于物体做曲线运动,因此需要考虑动能的变化。Pw7物理好资源网(原物理ok网)

根据动能定理,物体在运动过程中受到的合外力做的功等于动能的增量。由于物体做曲线运动,因此合外力不为零,且方向与速度方向时刻变化。Pw7物理好资源网(原物理ok网)

设物体在任意时刻的速度为v,则物体的动能Ek可以表示为:Pw7物理好资源网(原物理ok网)

E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2}Pw7物理好资源网(原物理ok网)

对于这个物体来说,它的合外力可以表示为:F = ma \times \frac{dv}{dt} = ma\frac{dv}{dx}Pw7物理好资源网(原物理ok网)

其中a是加速度,表示物体受到的合外力的大小。由于物体做曲线运动,因此加速度a的方向与速度方向时刻变化。Pw7物理好资源网(原物理ok网)

将合外力F带入动能定理中,得到:F \Delta x = \Delta E_{k}Pw7物理好资源网(原物理ok网)

其中,\Delta x表示物体在任意时刻的位置变化量。由于物体做曲线运动,因此位置变化量不是恒定的。Pw7物理好资源网(原物理ok网)

为了简化问题,我们可以将物体的运动轨迹视为一个周期性的曲线,即物体在任意时刻的位置变化量可以表示为:x = x_{0} + v_{0}t + \frac{1}{2}at^{2}Pw7物理好资源网(原物理ok网)

将位置变化量带入动能定理中,得到:F(x_{0} + v_{0}t + \frac{1}{2}at^{2}) = \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{0}^{2}Pw7物理好资源网(原物理ok网)

其中,F是物体受到的合外力。由于物体做曲线运动,因此合外力不为零。Pw7物理好资源网(原物理ok网)

根据牛顿第二定律,物体的加速度a可以表示为:a = \frac{F}{m} = \frac{ma(v_{0} + at)}{m} = v_{0} + atPw7物理好资源网(原物理ok网)

将加速度a带入动能定理中,得到:F(x_{0} + v_{0}t) = \frac{1}{2}(v^{2} - v_{0}^{2})Pw7物理好资源网(原物理ok网)

化简后得到:E_{k} = \frac{1}{2}(v^{2} - v_{0}^{2}) + Ft = \frac{1}{2}(v^{2}) - \frac{1}{2}(v_{0}^{2}) + FtPw7物理好资源网(原物理ok网)

其中,Ft表示物体在任意时刻受到的合外力的时间累积效应。由于物体做曲线运动,因此时间累积效应不是恒定的。Pw7物理好资源网(原物理ok网)

综上所述,物体的动能随时间的变化规律为:E_{k}(t) = \frac{1}{2}(v^{2}) - \frac{1}{2}(v_{0}^{2}) + Ft(v, v_{0}, t)Pw7物理好资源网(原物理ok网)

其中,v和v_{0}分别是物体在任意时刻的速度和初速度,F是物体受到的合外力。由于物体做曲线运动,因此合外力不为零且方向与速度方向时刻变化。Pw7物理好资源网(原物理ok网)


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