
功能关系: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.
| (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
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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
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| 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. 弹力对物体所做的功等于物体弹性势能增量的负值.即W弹力=EP1—EP2= —ΔEP
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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, 或 ΔEK = —ΔEP
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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; (2)在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的互相转移,而没有机械能与其他形式的能的转化,静摩擦力只起着传递机械能的作用; (3)相互摩擦的系统内,一对静摩擦力对系统所做功的和总是等于零.
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| (6)滑动摩擦力做功特点 “摩擦所产生的热”
| (1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功; =滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积,即一对滑动摩擦力所做的功 (2)相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力对系统所做功的和总表现为负功, 其大小为:W= —fS相对=Q 对系统做功的过程中,系统的机械能转化为其他形式的能, (S相对为相互摩擦的物体间的相对位移;若相对运动有往复性,则S相对为相对运动的路程)
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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. (2)一对作用力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功,也可以是负功,还可以零.
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| (8)热学 外界对气体做功
| 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 (电流所做的功率=电阻发热功率) (2) 在电解槽电路中,电流所做的功率=电阻发热功率+转化为化学能的的功率 (3) 在电动机电路中,电流所做的功率=电阻发热功率与输出的机械功率之和 P电源t =uIt= +E其它;W=IUt >
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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, 安培力做正功,对应着电能转化为其他形式的能(如电动机模型); 克服安培力做功,对应着其它形式的能转化为电能(如发电机模型); 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) 在光电效应中,光子的能量hγ=W+
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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 爱因斯坦质能方程:E=mc2
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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
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常见的几种力做功
| 能量关系
| 数量关系式
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| 力的种类
| 做功的正负
| 对应的能量
| 变化情况
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| ①重力mg
| +
| 重力势能EP
| 减小
| mgh=–ΔEP
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| –
| 增加
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| ②弹簧的弹力kx
| +
| 弹性势能E弹性
| 减小
| W弹=–ΔE弹性
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| –
| 增加
| |||
| ③分子力F分子
| +
| 分子势能E分子
| 减小
| W分子力=–ΔE分子
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| –
| 增加
| |||
| ④电场力Eq
| +
| 电势能E电势
| 减小
| qU =–ΔE电势
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| –
| 增加
| |||
| ⑤滑动摩擦力f
| –
| 内能Q
| 增加
| fs相对= Q
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| ⑥感应电流的安培力F安培
| –
| 电能E电
| 增加
| W安培力=ΔE电
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| ⑦合力F合
| +
| 动能Ek
| 增加
| W合=ΔEk
|
| –
| 减小
| |||
| ⑧重力以外的力F
| +
| 机械能E机械
| 增加
| WF=ΔE机械
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| –
| 减小
| |||
