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物理难点梳理:功能关系的概念和应用

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2016.02.29 14:41

近期有不少同学问我功能关系相关的物理题。在交流中,我发现很多学生并不理解这个概念,就盲目做题,当然感觉很吃力,不知道怎么去使用了。

下面我们把功能关系,给同学们做一个详细的解释。

高中校园

功能关系

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量。即,功是能量转化的量度。

功和能别混淆了。功是一种过程量,它与一段位移(一段时间)对应;而能是一个状态量,它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的(都是焦耳),但不能说功就是能,也不能说功变成了能。

具体来说,做功与能量之间是什么对应关系呢?概念是比较抽象的,下面,我们结合案例做进一步的分析。

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合=ΔEk,这就是动能定理(是功能关系的一种特殊情况)。

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。

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:W其=ΔE机,(W其表示除重力和弹力以外的其它力做的功),这就是机械能定理(可不是机械能守恒定律,这个考点已删)。

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,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损失的机械能,也就是系统增加的内能。公式为:Q=f△d(d为这两个物体间相对位移)。

⑹从更广义的角度看,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整个系统做的总功,等于系统所有物体所有能量的改变量。

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,说白了,就是做功和能量改变之间的关系。利用功能关系求解问题,一定要搞明白在研究的过程中,到底有哪些力对研究对象做功了,这部分功,对应的是哪些能量的改变?

功能关系内涵很广,并不是一个一成不变的公式,有很多推导或公式变形。如果你连具体的过程中做功的问题没有搞明白,或者能量的改变没搞清楚,功能关系这部分的学习肯定是越学越乱。

功能关系使用

如何搞明白功能关系呢?如何进行选择对应的公式呢?必须理解题意,研究过程中的功与能量之间的对应关系(具体过程一定要搞明白)。比如:某个过程中,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,重力做了多少焦耳的正功,就有多少焦耳的重力势能减小了。

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,所涉及的能量也有很多种,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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