高中物理动能定理结合受力分析

高中物理动能定理结合受力分析(建立高中物理之树)(1)

上文中我们说到过,碰撞过程中只要无外力,则动量守恒,与碰撞是弹性还是非弹性无关。今天我们来分析碰撞过程中动能的变化。

动量和动能的区别

其实这个问题弄清楚,你就能很清楚的知道碰撞过程中的动能变化过程了。之前的文章我们已经说得很清楚了,物体之所以能获得动量,是因为力作用在它身上一段时间。而物体之所以能获得动能,是因为力在它身上作用了一段距离。因此从概念上来说,他们的区别是:动量是力在一段时间内的积累产生的效果,而动能是力在一段距离上积累产生的效果。共同点是都是力作用在物体上的效果,只是一个用时间来衡量,一个用距离来衡量。

另外一个区别是动量是矢量,有方向,而动能是标量,只有大小。

动能变化与弹性、非弹性碰撞之间的关系

分析碰撞过程中动能变化的方法其实和动量类似。先看碰撞过程中有哪些力。我们假定光滑。在碰撞过程中,碰撞物A和B都只受到对方的作用力。在弹性碰撞时,由于A和B没有发生形变,相当于他们虽然受到了对方的力,但是力作用的距离为0,因此力不做功。动能守恒。

在非弹性碰撞时,我们可以想象是两个弹力球碰撞,碰撞过程中,他们的一部分会挤压在一起,相当于他们之间的作用力让两个小球向对方移动了一点距离(即下图中红色部分)。因此在碰撞过程中,作用力作用在物体上,并产生了位移,就做功了,而由于是做负功,所以他们的动能都降低了,动能不守恒。

高中物理动能定理结合受力分析(建立高中物理之树)(2)

动能哪里去了?

非弹性碰撞在发生形变时,我们可以想象这个物体中分子排列发生了变化,变化过程中分子互相摩擦,产生了内能,因此碰撞过程中流失的动能转化成了内能。

干货总结

1. 动能是力在一段距离上积累产生的效果。

2.非弹性碰撞中之所以动能不守恒,是因为碰撞郭厂长作用力和反作用力都做了负功,动量降低了。

3.流失的动能转化为了内能

思考

为什么要同时用动能和动量来衡量物体的运动状态呢?他们本质上的区别究竟是什么呢?我们下篇文章分析这个问题。

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