一句话总结功和能的关系: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数量,即:功是能量转化的量度。
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),但不能说功就是能,也不能说“功变成了能”。
做功的过程是物体能量的转化过程,做了多少功,就有多少能量发生了变化,功是能量转化的量度。 |
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(1)动能定理 |
合外力对物体做的总功等于物体动能的增量。即 W=Ek2-Ek1=1/2 mv12-1/2 mv22 |
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(2)与势能相关力做功=>导致与之相关的势能变化 |
重力 |
重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加。重力对物体所做的功等于物体重力势能增量的负值。即WG=EP1—EP2= —ΔEP |
弹簧弹力 |
弹力做正功,弹性势能减少;弹力做负功,弹性势能增加。
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分子力 |
分子力对分子所做的功=分子势能增量的负值 |
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电场力 |
电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。 注意:电荷的正负及移动方向 电场力对电荷所做的功=电荷电势能增量的负值 |
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(3)机械能变化原因 |
除重力(弹簧弹力)以外的的其它力对物体所做的功=物体机械能的增量。 即WF=E2—E1=ΔE 当除重力(或弹簧弹力)以外的力对物体所做的功为零时,即机械能守恒 |
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(4)机械能守恒定律 |
在只有重力和弹簧的弹力做功的物体系内,动能和势能可以互相转化,但机械能的总量保持不变。即 EK2+EP2 = EK1+EP1,
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(5)静摩擦力做功的特点 |
(1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
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(6)滑动摩擦力做功特点
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(1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
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(7)一对作用力与反作用力做功的特点 |
(1)作用力做正功时,反作用力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;作用力做负功、不做功时,反作用力亦同样如此.
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(8)热学
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外界对气体所做的功W与气体从外界所吸收的热量Q的和=气体内能的变化W+Q=△U (热力学第一定律,能的转化守恒定律) |
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(9)电场力做功 |
W=qu=qEd=F电SE (与路径无关) |
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(10)电流做功 |
(1)在纯电阻电路中
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(11)安培力做功 |
安培力所做的功对应着电能与其它形式的能的相互转化,即W安=△E电,
且安培力作功的绝对值,等于电能转化的量值, W=F安d=BILd =>内能(发热) |
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(12)洛仑兹力永不做功 |
洛仑兹力只改变速度的方向 |
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(13)光学 |
光子的能量: E光子=hγ;一束光能量E光=N×hγ(N指光子数目)
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(14)原子物理 |
原子辐射光子的能量hγ=E初—E末,原子吸收光子的能量hγ= E末—E初
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(15)能量转化和守恒定律 |
对于所有参与相互作用的物体所组成的系统,其中每一个物体的能量的数值及形式都可能发生变化,但系统内所有物体的各种形式能量的总合保持不变 |
功和能的关系贯穿整个物理学。
现归类整理如下:常见力做功与对应能的关系