摘 要：在分析動(dòng)能定理內(nèi)容和運(yùn)用步驟的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合例題對(duì)動(dòng)能定理在物體過(guò)程做功問(wèn)題、變力做功問(wèn)題和復(fù)雜曲線問(wèn)題等特殊物理問(wèn)題解答上的運(yùn)用過(guò)程展開了分析。

關(guān)鍵詞：動(dòng)能定理；物理問(wèn)題；解題策略

一、 引言

在高中物理學(xué)習(xí)中，在對(duì)功能關(guān)系進(jìn)行比較時(shí)，通常需要采用動(dòng)能定理。相較于其他方法，動(dòng)能定理理解起來(lái)更加容易，通過(guò)靈活運(yùn)用可以輕松解答各種特殊的物理問(wèn)題。因此，動(dòng)能定理能夠?yàn)槲覀兏咧猩忸}提供便利。

二、 動(dòng)能定理概述

動(dòng)能定理表達(dá)式為W=ΔEk，即W1+W2+W3+…=12mv22-12mv12。不難發(fā)現(xiàn)，動(dòng)能定理用于反映合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系。在合外力做功的過(guò)程中，功為過(guò)程量，能為狀態(tài)量，二者間無(wú)直接關(guān)系，做功即能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。而隨著動(dòng)能的變化，總功就會(huì)發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)化。如果合力做正功，動(dòng)能將隨之增加。反之做負(fù)功，動(dòng)能將有所減少。利用動(dòng)能定理，可以明確研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析。通過(guò)分析對(duì)象受力狀況和各力做功情況，可以明確物體在始末狀態(tài)下的動(dòng)能情況。因此在應(yīng)用過(guò)程中，需要將問(wèn)題重點(diǎn)放在物體做總功、初動(dòng)能和末動(dòng)能上，忽略物體運(yùn)動(dòng)的詳細(xì)過(guò)程。

三、 巧用動(dòng)能定理解決物理特殊問(wèn)題

（一） 解決物體過(guò)程做功問(wèn)題

例1 如圖1所示，在固定盒子中存在一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，其與盒子底面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。一開始，滑塊位于盒子中央，以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，與盒子兩壁碰撞若干次后，滑塊速度逐漸減慢，最終變?yōu)榱?。若盒長(zhǎng)L，滑塊與盒壁碰撞無(wú)能量損失，求物體與兩壁碰撞次數(shù)。

在解答該問(wèn)題時(shí)，需要以滑塊為研究對(duì)象，判斷滑塊在運(yùn)動(dòng)期間，因?yàn)樾枰朔Σ磷枇ψ龉λ詫?dǎo)致初動(dòng)能被消耗。而滑塊在盒子底部進(jìn)行滑動(dòng)，與兩壁進(jìn)行多次作用的過(guò)程中，盡管摩擦力會(huì)發(fā)生方向變化，但總體做負(fù)功，因此只需要關(guān)注摩擦力大小，可以將摩擦力與物體通過(guò)的路程相乘。

（二） 解決物體變力做功問(wèn)題

例2 小車?yán)枚ɑ喓屠KPQ進(jìn)行連接，用于拉動(dòng)山崖下質(zhì)量為m的物體。對(duì)繩和定滑輪的重量進(jìn)行忽略，小車初始位置為A，此時(shí)繩子緊繃，左邊長(zhǎng)H，小車由靜止加速向左運(yùn)動(dòng)，由B點(diǎn)向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，AB間距離為H，到達(dá)B點(diǎn)速度為VB，求小車由A到B時(shí)，繩子Q端物體做功大小。

在求解該問(wèn)題時(shí)，由題目可知，車輛在AB端行駛的過(guò)程中，物體僅受重力和拉力的作用，拉力在不斷改變，所以還要重點(diǎn)考慮物體上升速度與高度關(guān)系。而結(jié)合動(dòng)能定理，可以確定拉力做功大小。

（三） 解決復(fù)雜曲線問(wèn)題

例3 如圖2所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，長(zhǎng)L的絕緣桿繞過(guò)中點(diǎn)的水平軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其質(zhì)量和與軸的摩擦忽略不計(jì)，水平軸與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直。在桿的兩端，存在固定帶電小球A和B，質(zhì)量分別為2m和m，帶電量分別為+2Q和-Q。桿最初位于圖中豎直位置，在電場(chǎng)力和重力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置時(shí)，求A球動(dòng)能大小。

求解該問(wèn)題時(shí)，表面來(lái)看似乎為圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，對(duì)物體A在第二種狀態(tài)下的動(dòng)能進(jìn)行計(jì)算，需要對(duì)A的速度進(jìn)行求解。但是想要求解A的速度，需確定其受力情況。從系統(tǒng)受力情況來(lái)看，A和B均受電場(chǎng)力F、重力G和桿作用力N的作用，前兩個(gè)力恒定不變，但桿的作用力未知。因此在水平位置下，難以對(duì)A受的合外力進(jìn)行確定。但是如果運(yùn)用動(dòng)能定理，可以直接結(jié)合各力做功情況展開分析，因此可以簡(jiǎn)化問(wèn)題的求解。

四、 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)特殊的物理問(wèn)題，可以通過(guò)巧妙運(yùn)用動(dòng)能定理加以解決。而在實(shí)際解題的過(guò)程中，還要針對(duì)問(wèn)題的特殊性展開分析，然后結(jié)合動(dòng)能定理知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用步驟進(jìn)行解題，從而提升我們的做題效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙小勇.巧用動(dòng)能定理速解高考題[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，44（20）：91.

[2]李春明.巧用“一題多問(wèn)”掌握動(dòng)能定理的應(yīng)用[J].物理之友，2015，31（8）：36-37.

[3]王大春.例談巧用動(dòng)能定理的解題策略[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版），2014（10）：21-22.

作者簡(jiǎn)介：

姚志毅，湖南省長(zhǎng)沙市，湖南長(zhǎng)沙同升湖實(shí)驗(yàn)學(xué)校。