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物理难点剖析:功能关系内涵

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2016.06.16 19:18

近期有不少同学问我功能关系的问题。在答疑中,我发现很多学生并不理解这个概念,就开始盲目做题,当然无从下手。

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

功能关系:功是能量转化的量度。有两层含义:(1)做功的过程就是能量转化的过程;(2)做功的多少决定了能转化的量。做功的过程,就是能量转化或转移的过程。

需要注意的是:功是一种过程量,它和一段位移(一段时间)相对应;而能与一个时刻相对应,是一个状态量。两者的单位是相同的(都是J),虽然两者对应,可是不能说功就是能,也不能说功变成了能。

具体来说,做功与能量之间是什么关联?概念是比较抽象的,下面,我们做进一步的讲解,并结合一些案例帮助同学们理解。

功能关系具体阐述

⑴物体动能的增量由其所受到的合外力所做的总功来量度:W=ΔEk,这就是动能定理的内容。

⑵某个物体的重力势能的增量由其自身重力做的功来量度:WG= -ΔEP,这就是势能定理(不作要求)。

⑶物体机械能的增量,是由重力(和弹力)以外的力做的功来改变的,表达公式为:W其=ΔE机,(W其表示除重力与弹力以外的其它力做的功),这就是机械能定理(注意与机械能守恒的区别)。

⑷当W其=0时,说明只有重力和弹力在做功,机械能改变量为零,所以系统的机械能守恒。

⑸一对摩擦力做的总功,用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能,等于系统增加的内能。公式为:Q=f△d(d为这两个物体间相对位移)。

⑹如果我们确定了以某一个系统为研究对象,那么该系统以外的物体,对系统做的总功,等于系统所有物体所有能量的改变量。

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),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,或者系统能量的变化,没有搞清楚,功能关系这部分的学习肯定是越学越乱。

功能关系使用

怎么学好功能关系呢?如何进行选择对应的公式呢?必须理解研究过程中的功与能量之间的对应关系。举个例子:摩擦力做了多少的负功,那么一般情况下物体的能量就损失了多少焦耳。再比如,重力做了多少功,就失去了多少焦耳的重力势能。

功能关系很复杂,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,对应的功更多,能量也很多,这些功和能之间的对应关系,在分析研究过程的时候,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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本文作者

文/崔强;高中物理教师,物理网资深编辑。

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