高中物理中的动能定理表述为:力在一个物体上所做的功等于物体动能的变化。
用公式表示就是:W = ΔK,其中W是功,ΔK是动能的变化。推导过程如下:假设一个物体在力的作用下移动了一段距离,该力对物体做的功可以表示为:W = F * d * cosθ,其中F是作用力的大小,d是位移的大小,θ是力和位移之间的夹角。物体的动能由动能公式给出:K = 1/2 * m * v^2,其中m是物体的质量,v是物体的速度。当物体从初态(速度为v1)到末态(速度为v2)时,动能的变化量为:ΔK = 1/2 * m * v2^2 - 1/2 * m * v1^2。由于动能与速度的平方成正比,所以物体速度的变化量Δv = v2 - v1与动能变化量ΔK之间存在关系:ΔK = 1/2 * m * (v2 + v1) * Δv。根据牛顿第二定律F = ma,我们可以得到a = F/m,即加速度a与作用力F成正比。因此,物体速度的变化量Δv也可以表示为:Δv = a * t = (F/m) * t。将加速度的表达式代入动能变化量的表达式中,我们得到:ΔK = 1/2 * m * (v2 + v1) * (F/m) * t。化简后得到:ΔK = F * t * (v2 + v1)/2。由于功W = F * d * cosθ,且对于直线运动,位移d等于速度变化量Δv乘以时间t,即d = Δv * t,所以我们可以将功的表达式写为:W = F * (Δv * t) * cosθ。因为cosθ是一个常数,我们可以将其合并进系数中,从而得到:W = F * Δv * t。比较上面得到的两个关于ΔK和W的表达式,我们可以看出:ΔK = W。这就完成了动能定理的推导。