高中物理中的功能關系.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡，如有侵權，請 聯(lián)系網(wǎng)站刪除高中物理中的功能關系功能關系是貫穿高中部物理學的一條主線，能量也是每年高考的必考內(nèi)容。功能關系同樣也是高中物理中的難點，其根本的原因在于能的多樣性和復雜性，梳理整合各種功能關系對于物理的教和學都有至關重要的意義。首先，要正確的理清功和能的概念。功是一個過程量，所描述的是力在物體沿力的方向發(fā)生位移的過程中的積累效應，也可以說是力的空間積累效應。能是狀態(tài)量，可以以多種不同的形式存在。按照物質(zhì)的不同運動形式分類，能量可分為機械能、化學能、熱能、電能、輻射能、核能。這些不同形式的能量之間可以通過物理過程或化學反應而相互轉(zhuǎn)化。其次，明確做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程。做了多少功可以用轉(zhuǎn)化了多少能量來度量；反過來，某個過程轉(zhuǎn)化了多少能量，可以用該過程做了多少功來度量。二者既是兩個完全不同的概念，但又有著緊密聯(lián)系不可分割。下面具體分析各種功能關系：一、各種形式的能與功的對應關系1.重力做功與重力勢能變化的關系WG=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2 =-（mgh2-mgh1）= -Ep 重力做的功等于重力勢能的減量，重力做正功，重力勢能減??；重力做負功重力勢能增加；增加或減少的量等于重力做功的多少。同樣在有關天體運動中，萬有引力做的功等于等于引力勢能的減量。2.彈簧的彈力做功與彈性勢能變化的關系W彈=-Ep彈簧的彈力做的功等于彈性勢能的減量，彈簧彈力做正功彈性勢能減少；彈力做負功，彈性勢能增加；增減的多少等于彈力做功的數(shù)值。3.電場力做功與電勢能變化的關系 W電=qUAB=q（A-B）=qA -qB =EpA-EpB=-（EpB - EpA ）=-Ep電場力做的功等于彈性勢能的減量，電場力做正功，電勢能減小；電場力做負功電勢能增加；增加或減少的量等于電場力做功的多少。4.分子力做功與分子勢能的變化關系W分=-Ep分子力做的功等于分子勢能的減量，分子力做正功，分子勢能減小；分子力做負功分子勢能增加；增加或減少的量等于分子力做功的多少。5.合力做功與動能變化的關系W合=mv22-mv12=Ek合力所做的功等于動能的增量(變化量),合力做正功,動能增加；合力做負功，動能減小。增加或減少的動能等于合力做功的多少。6.機械能變化與除了重力與彈力（胡克力）以外其它力做功的關系如圖，質(zhì)量為m的物體從A運動到B，速度由vA變?yōu)関B，用F表示除了重力以外其它力的合力，根據(jù)動能定理W其它+WG=Ek而WG=-Ep則W其它=Ek+Ep=E機即物體機械能的變化量可以用除了重力以外其它力做功來度量。當W其它0 時，E機0，物體機械能增加；當W其它0 時，E機0，物體機械能減??；當W其它=0 時，E機=0，物體機械能不變，即機械能守恒。7. 摩擦力做功的特點（1）摩擦力可以做正功（傳送帶運送物體）、可以做負功、也可能不做功。（2）一對相互作用的靜摩擦力所做的總功總是等于零。（兩者都不做功或一個做正功，一個做負功，代數(shù)和為零）（3）一對滑動摩擦力所做的總功一定為負值。（可能是兩者都做負功，如圖甲；也可能是一個做正功，一個做負功，但負功的數(shù)值大于正功的數(shù)值，代數(shù)和為負，如圖乙）（4）一對滑動摩擦力所做總功的絕對值等于在此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能如圖，質(zhì)量為m的物塊以速度v1沖上質(zhì)量為M，速度為V2的木板，木板處于光滑的水平面上，經(jīng)過一段時間，木塊m與木板M的速度分別為V1合V2,二者的位移分別為S1、S2物塊與木板間的動摩擦力大小為 對m -S1=mv12-mv12 對M S2=Mv22-Mv22 由+得 （S1- S2）=（mv12+Mv22）-（mv12+Mv22）即 （S1- S2） =（mv12+Mv22）-（mv12+Mv22）其中S1- S2為物塊與木板的相對位移；（mv12+Mv22）為板塊系統(tǒng)的初態(tài)機械能；（mv12+Mv22）為板塊系統(tǒng)的末態(tài)機械能。（mv12+Mv22）-（mv12+Mv22）為系統(tǒng)機械能的減少量，根據(jù)能量守恒，減少的機械能等于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。即在相對滑動的系統(tǒng)內(nèi)滑動摩擦力與相對運動位移（或相對路程）的乘積等于在此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能，即動 S相=E內(nèi) 同理，子彈打物塊模型中產(chǎn)生的內(nèi)能等于子彈受到的阻力F阻與打進物塊深度d的乘積 即F阻d=E內(nèi)8. 導體克服安培力所做的功等于該過程產(chǎn)生的電能如圖，磁場的磁感應強度為B，導體棒長度L，速度為V，回路總電阻R。則此時回路中的感應電流導體棒受到安培力為則導體棒克服安培力做功的功率為此時的電熱功率為 因為任意時刻都有P克安=P熱，則E電=W克二 高中物理中的有關能量的守恒問題1.對單個物體，只有重力做功（除重力以外其它力所做總功等于零），物體的動能和重力勢能（與地球系統(tǒng)）總和保持不變。即 mgh1+12mv12=mgh2+12mv22 （Ek1+Ep1= Ek2+Ep2） 或mgh1- mgh2=12mv22-12mv122.對物體與彈簧組成的系統(tǒng)，只有彈簧彈力做功（除彈力以外其它力所做總功為零），物體的動能與彈簧的彈性勢能之和保持不變。根據(jù)彈簧的彈力做功與彈性勢能變化的關系有W彈=Ep1-Ep2又W彈=W合=Ek2-Ek1即Ep1-Ep2=Ek2-Ek13.對物體與彈簧組成的系統(tǒng)，只有重力和彈簧的彈力做功（或除重力，彈簧彈力以外以外其它力所做的總功為零），物體的動能、重力勢能、彈簧的彈性勢能總和保持不變，系統(tǒng)機械能守恒。理論推導如下：W彈=Ep1-Ep2WG= mgh1-mgh2據(jù)動能定理 W彈+ WG= Ek2-Ek1即（Ep1-Ep2）+（ mgh1-mgh2）= Ek2-Ek1得 Ep1+ mgh1+ mgh1= Ep2+ mgh2+ Ek24.只有電場力做功時，電勢能與動能之和保持不變WAB=EPA-EPB據(jù)動能定理 WAB=EkB-EKA則 EPA-EPB=EkB-EKA或EPA+EKA= EPB+ EkB5.只有重力和電場力做功時，機械