_动能定理_在刁端问题中的妙用.pdf

2014年11月Vol．32No．21中学物理

加速直线运动．要发现主要矛盾及矛盾的主要方面，而且要千万记住:矛盾是
根据题意，左板带负电荷，右板带正电荷．在发展运动，会转化的．”
颗粒在平行板间的竖直方向上满足构建物理模型，解决实际问题的能力在高考中的要求很

12高．以北京高考为例，2004年要解决的实际问题是粒子分选
l=gt(1)
2器，2005年要解决的实际问题是电磁炮，2006年要解决的实际
在水平方向上满足问题是磁流体船，，以后的高考中还分别牵涉到的实际问题有
d1Uq
s==·t2(2)太阳能、风力发电、发电电磁流量计、霍尔元件与传感器、电梯
22dm
运行、蹦床等．这些实际问题一部分来自科研前沿，一部分来自
gmd2
(1)、(2)两式联立得U==1×104V．日常生活，实际问题往往是比较复杂的，处于多种因素的制约
2lq
之下，因此，在解决问题时，对学生构建物理模型的能力要求
这是一个构建物理模型，解决实际问题的典型案例，它来
较高
源于科学家为茶农设计的茶叶和茶梗的分选装置，分选装置的．
，
研制大大提高了茶叶的分选效率，解决了茶农困惑已久的难在具备构建物理模型能力的同时对解决实际问题能力的
要求也在逐步加强例如在年考察太阳能发电时，让学生
题．当初在构建物理模型时，设计的物理模型是带电粒子在磁．2007
场中做圆周运动，不同质量的带电粒子的轨道半径不同，从而对运算的结果思考，学生只要判断合理或不合理即可;2008年
在考察风力发电时，就进一步要求学生给出提高风力发电效率
实现分选茶叶和茶梗的目的．但是，由于茶叶和茶梗的质量不
能忽略，在竖直面内不能做圆周运动;如果茶叶和茶梗在水平的方案;而在2009年在考察电磁流量计时则要学生解决实际
面内做圆周运动，在运动的过程中不能忽略摩擦力，也不能实问题中遇到的困难．这些例子都说明解决实际问题是一个很重
现分选的目的;最后构建的物理模型是带电粒子在电场中做匀要的能力，对我们的工作和生活有很重要的意义，同时也引导
全体师生热爱生活，关注生活，学以致用
变速直线运动，实现了分选的目的．．
通过实例可以看出，构建模型，解决实际问题的过程是一构建理想化模型，一方面具有现实意义，因为在一定范围
个充满挑战的过程，也是一个不断完善的过程，因为实际问题内，或者在误差允许的范围内，可以把许多实际物体或物理现
，，
牵涉的因素非常多，不一定一下就抓住问题的主要因素．钱学象看成是某个理想化模型来处理另一方面它是一种重要的
森指出:“在科学的研究里，最重要的一件事是怎样把理论和实物理学研究方法，因为解决了主要矛盾之后再考虑次要矛盾，
际结合起来”．这是一件“非常困难、需要有高度创造性的工就容易解决物理问题．构建物理模型，解决实际问题的能力不
作．”“理论联系实际，并不只是把自然科学的规律和理论应用是一朝一夕之功，它是在不断的探索中逐步培养和提高的，培
到实际问题上去．要是如此，那岂不是一个简单的推演工作养的方式有很多种，“润物细无声”便是一种优雅的方式，值得
吗?”“它是化合物，不是混合物．”“在建立模型的曲折过程中我们去体验．

“动能定理”在刁端问题中的妙用

牛天鹏
(定西市岷县岷州中学甘肃定西748400)

动能定理是高中力学课程中的一个重要内容，在每年的高
态动能的变化量即1212当合外力对物体
．ΔEk=mv末－mv初．
中会考和高考中都要涉及到这一知识点．其内容是:合外力对22
做正功时，，，则说明其它形式的能正向动能转
物体所做的总功等于物体动能的变化．数学表达式为:W=W＞0ΔEk＞0
化，物体的动能在增加，其动能的增加量等于合外力对物体所
1212它反映了合外力对物体所做的总功与
ΔEk=mv2－mv1．做的正功;当合外力对物体做负功时，，，则说明
22W＜0ΔEk＜0
物体动能变化之间的对应关系，是功能关系的具体体现．合外动能正向其它形式的能转化，物体的动能在减少，其动能的减
力对物体做功的过程正是其它形式的能向动能转化的过程．合少量等于合外力对物体所做的负功;当合外力与物体的运动方
??向始终垂直时，，，物体的动能将保持不变
外力做功的多少量度了动能转化的多少动能定理的应用范W=0ΔEk=0．
另外，需要注意的是，动能的变化量与动量的变化量
围极其广泛，既适用于直线运动，也适用于曲线运动;既适用于ΔEk
恒力做功，也适用于变力做功;物体在运动过程中，各力可以同Δp的计算有着本质的区别，前者是标量减法，其运算为代数运
时作用，也可以分段作用，这正是动能定理的优越性所在．只要算．后者是矢量减法，运算遵循平行四边形定则．动能是标量，
计算时，直接用末动能减去初动能即可
求出各力做功的代数和，以及物体初、末状态动能的变化量ΔEk．
，一些问题往往就会得到解决正确理解