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功能关系的概念和应用

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2016.03.05 21:24

有学生加我的QQ,问我功能关系到底是什么,怎么用来解题。这个概念其实很难理解,使用中其变形式和推论也很多。概念都没有搞清楚,没搞懂功能关系到底是怎么一回事,就去做题,自然是一头雾水。

下面我们把功能关系,给同学们做一个详细的解释。

学校一角

功能关系概念

到底什么是功能关系?功是能量转化的量度。有两层含义:(1)做功的过程,也就是能量转化的过程;(2)做功的多少决定了能转化的数量。做功的过程,就是能量转化或转移的过程。

强调:功是一种过程量,它和一段位移(一段时间)相对应;而能是一种状态量,它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的(都是J),不能说功就是能,也不能说功变成了能。

做功与能量之间是什么对应关系呢?概念是比较抽象的,下面,我们结合一些案例做进一步的说。

功能关系的具体阐述

⑴物体动能的改变量由合外力所做的总功来衡量:W=ΔEk,这就是动能定理。

⑵某物体的重力势能的改变量由所受重力做功来量度,公式:WG= -ΔEP,这就是势能定理(这个定理不需要掌握)。

⑶物体机械能的增量由重力、弹力以外的其他力做的功来量度的,公式为:W其=ΔE机,(W其表示除重力和弹簧弹力外的其它力做的功),这就是机械能定理。

⑷特殊的情况,当W其=0时,说明只有重力、弹力在做功,机械能改变量为零,大小不变,那么此时系统的机械能就守恒,这就是机械能守恒定律。

⑸一对摩擦力做的总功,用来量度该过程系统损失的机械能,也就是系统增加的内能。公式表述Q=f△d(d为这两个物体间相对移动的路程)。

⑹对某个系统研究其能量,那么该系统以外的物体对整个系统做的总功等于系统内总能量的变化。

前面给同学们讲解了几种典型的功能关系式变形或应用。下面再给同学们强调一下:功能关系就是对系统做功,和能量改变之间的关系(相等),利用功能关系求解问题,一定要搞明白在研究的过程中,对研究对象而言,到底有哪些力做了功,这部分功(各力做功的代数和;考虑正负性)对应的是哪些能量的变化?

功能关系并不是一个单独的公式,在不同的题意里有不同的推论和公式变形。如果你连这道题中,具体的某过程各个力做功的问题没有搞明白,或者能量变化没搞清楚,功能关系这部分的学习肯定是越学越乱,越学越吃力。

功能关系使用

如何学好功能关系呢?如何进行选择对应的公式呢?必须理解题中条件,研究该过程中的功与能量之间的对应关系(到底是怎么一回事)。比如:摩擦力做了多少负功,那么一般情况下物体的能量就损失了多少焦耳。再比如,重力做了多少正功,就有多少焦耳的重力势能消失了。

功能关系并不是一个公式,而是一种功和能之间的对应的关系。咱们学的力很多,对应的做功过程更多,涉及到的能量也很多,这些功和能之间的对应关系,一定要搞清楚。

参考文献

功能关系http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43174.html

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作者介绍

文/苏阳;高中物理教师,高中物理网资深编辑。

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