
合外力做功与动能变化的关系是:合外力对物体的总功等于物体动能的增加(变化)。物体由于运动而具有的能叫做动能,通常被定义成使某物体从静止状态至运动状态所做的功,而且一切运动的物体都具有动能。
合外力是指物体所受的所有力的合成,各力如在同一直线上同向的就相加(即各力之间的夹角为0度),在同一直线上反向的就相减(即各力之间的夹角为180度),互成角度的力就用平行四边形定则合成。
二者之间的关系就是动能定理所表述的关系:合外力对物体做的功,等于物体动能的改变量。它建立起了过程量(功)跟状态量(动能)之间的联系。
例如:自由落体运动:
物体所受的合外力就是物体受到的重力G,下落高度为h时,速度由0变化到v,则Gh=mv²/2–0=mv²/2。Gh就是下落过程中合外力做的功,等号右侧就是物体动能增加的量。从机械能守恒定律分析就是势能减少了多少,动能就增加了多少。
再如:下落过程中还受到空气阻力f,则有(G–f)h=mv²/2。(简单起见,设初速度为0了)。
再如:若物体所受合外力为零,则合外力做功为零,所以动能的改变量为零。这就是静止或匀速直线运动状态。
A)合外力对物体做的功等于物体受到的合外力与物体在力的方向上发生的位移的积,现在合外力为零,那么与位移的积也必为零。
B)如物体做匀速圆周运动,合外力提供向心力,合外力不为零,但向心力不做功,所以这时合外力做的功为零,但合外力不为零。
C)仍以匀速圆周运动为例,物体是作变速运动(因速度方向在变),但动能不变。
合外力的功,等于物体动能的增量
就是假设当一个物体在运动的过程中,它的动能是否可以先增后减,但是它的总的动能变化必然是在减少的或是增加或不变的?——这要看合外力对物体做功而定~
动能增加,合外力做正功;动能减小,合外力做负功;动能不变,合外力不做功~
如果考虑物体是质点,那么这句话是对的。根据动能定理:合外力做功等于物体动能的增量。所以合外力做功代数和为负,那么物体动能增量也为负,则物体动能减小。
如果考虑物体是一个系统,那么就比较复杂,除了外力做功以外,有可能还要考虑系统内力的做功。因此,此时外力做的功等于系统内各个组分动能的增量。
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