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物理知识点剖析:功能关系的概念和应用

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2016.04.28 15:49

有学生加我的QQ,问我功能关系相关的物理题。的确,这个概念其实很难理解,解题使用中,其变形也很多。概念都没有理清楚,就满足做题,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

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;而能是一种状态量,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。

具体来看,做功与能量之间是什么关联?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,没有变化,所以系统的机械能守恒。这就是机械能守恒的前提条件。

⑸一对互为作用力反作用力的摩擦力做功的代数和,用来量度该过程系统损失的机械能,等于系统增加的内能。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,其实就是做功和能量改变之间的关系,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,做的功对应的是哪些能量的改变?

功能关系并不是一个单独的公式,有很多推导或公式变形。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。

功能关系使用注意事项

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: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。

功能关系并不是简简单单一个公式,而是一种对应的关系。咱们高中物理提到的力很多,对应的功更多,涉及到的能量也很多,这些功和能之间的对应关系,到底是怎么样的转化关系,要搞清楚。

参考文献

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

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强调一点:及时复习课堂所学。有不明白的地方,及时下功夫搞清楚,不要拖着;后面还有后面的事儿要做。

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作者介绍

文/苏阳;高中物理教师,物理网资深编辑。

文章首发高中物理网,转载应注明原文作者信息及物理网链接

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