如图所示,一个质量为m的质点,在一段直线路程s上受到方向相反的两个恒力F1和F2的作用,试用牛顿定律导出在这段路程中质点动能的改变量与外力所做功W的关系式.
问题描述:
如图所示,一个质量为m的质点,在一段直线路程s上受到方向相反的两个恒力F1和F2的作用,试用牛顿定律导出在这段路程中质点动能的改变量与外力所做功W的关系式.
答
设物体沿直线向右运动,初速度为v1,在F1、F2作用下,经过一段位移s(这里路程和位移大小相等)后速度变为v2,外力做功的代数和为
W=F1s-F2s,①
根据牛顿第二定律 F1-F2=ma,②
(式中a为物体运动的加速度)
又由运动学公式v22-v12=2as,得
s=
,③
v22−v12
2a
将②、③式代入①式,得
W=
mv22−1 2
mv12,1 2
即:W=Ek2-EK1.
这就是外力所做的功W与质点动能改变量间的关系式,即外力所做功的代数和等于质点动能的增加量.
答:在这段路程中质点动能的改变量与外力所做功W的关系式W=Ek2-EK1.