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对动能定理的表述的讨论
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摘要:本文从一个小问题的分析,对动能定理的常用表述提出了疑问,并从动能定理的推导过程进行分析,提出了对动能定理表述的修正意见。 (一) 问题的引出 动能定理通常的表述是:合外力对物体所作的功等于物体动能的增量(普通物理学,第一册,程守洙、江之永编,1982年修订本,高等教育出版社)。在中学物理课本中也都普遍地采用了这一表述。 我认为这种表述值得讨论。先从一道小问题说起。 质量m的小车静止于光滑水平地面,一质量m的物块以水平初速v0滑上小车。小车与物块间的摩擦系数为μ。若物块不会从小车上滑下,则至小车与物块达到共同速度时,小车滑行的距离。 这是非常普遍的两物体相互作用一种情境。有关这一问题的其他量的计算就不提了,来看看关于小车滑行距离的计算。 解:由动量守恒可以计算小车与物块的共同速度v. m v0=(m+m)v, 得v= m v0/(m+m) (1) 以小车为研究对象,设s为小车前进的距离 由动能定理:fs=mv2/2 (2) f=μn=μmg 得s= mv2/2μmg=mm v02/2μg (m+m)2 (3) 结论是正确的,第(2)式的关系也是正确的,这一关系式我们可以通过牛顿第二定律推得。但是否符合上述的动能定理的表述呢?(2)式左侧的表达式是不是合外力的功呢?
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