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 。
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?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 。
【动能包括什么能量 :全面解读高考中的“动能”】