高中物理中的功能關(guān)系.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng) 聯(lián)系網(wǎng)站刪除高中物理中的功能關(guān)系功能關(guān)系是貫穿高中部物理學(xué)的一條主線，能量也是每年高考的必考內(nèi)容。功能關(guān)系同樣也是高中物理中的難點(diǎn)，其根本的原因在于能的多樣性和復(fù)雜性，梳理整合各種功能關(guān)系對(duì)于物理的教和學(xué)都有至關(guān)重要的意義。首先，要正確的理清功和能的概念。功是一個(gè)過(guò)程量，所描述的是力在物體沿力的方向發(fā)生位移的過(guò)程中的積累效應(yīng)，也可以說(shuō)是力的空間積累效應(yīng)。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(yùn)動(dòng)形式分類，能量可分為機(jī)械能、化學(xué)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(guò)物理過(guò)程或化學(xué)反應(yīng)而相互轉(zhuǎn)化。其次，明確做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。做了多少功可以用轉(zhuǎn)化了多少能量來(lái)度量；反過(guò)來(lái)，某個(gè)過(guò)程轉(zhuǎn)化了多少能量，可以用該過(guò)程做了多少功來(lái)度量。二者既是兩個(gè)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(guān)系：一、各種形式的能與功的對(duì)應(yīng)關(guān)系1.重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系WG=mg（h1-h2）=mgh1-mgh2 =-（mgh2-mgh1）= -Ep 重力做的功等于重力勢(shì)能的減量，重力做正功，重力勢(shì)能減??；重力做負(fù)功重力勢(shì)能增加；增加或減少的量等于重力做功的多少。同樣在有關(guān)天體運(yùn)動(dòng)中，萬(wàn)有引力做的功等于等于引力勢(shì)能的減量。2.彈簧的彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系W彈=-Ep彈簧的彈力做的功等于彈性勢(shì)能的減量，彈簧彈力做正功彈性勢(shì)能減少；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加；增減的多少等于彈力做功的數(shù)值。3.電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 W電=qUAB=q（A-B）=qA -qB =EpA-EpB=-（EpB - EpA ）=-Ep電場(chǎng)力做的功等于彈性勢(shì)能的減量，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減??；電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加；增加或減少的量等于電場(chǎng)力做功的多少。4.分子力做功與分子勢(shì)能的變化關(guān)系W分=-Ep分子力做的功等于分子勢(shì)能的減量，分子力做正功，分子勢(shì)能減??；分子力做負(fù)功分子勢(shì)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(dòng)能變化的關(guān)系W合=mv22-mv12=Ek合力所做的功等于動(dòng)能的增量(變化量),合力做正功,動(dòng)能增加；合力做負(fù)功，動(dòng)能減小。增加或減少的動(dòng)能等于合力做功的多少。6.機(jī)械能變化與除了重力與彈力（胡克力）以外其它力做功的關(guān)系如圖，質(zhì)量為m的物體從A運(yùn)動(dòng)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(dòng)能定理W其它+WG=Ek而WG=-Ep則W其它=Ek+Ep=E機(jī)即物體機(jī)械能的變化量可以用除了重力以外其它力做功來(lái)度量。當(dāng)W其它0 時(shí)，E機(jī)0，物體機(jī)械能增加；當(dāng)W其它0 時(shí)，E機(jī)0，物體機(jī)械能減??；當(dāng)W其它=0 時(shí)，E機(jī)=0，物體機(jī)械能不變，即機(jī)械能守恒。7. 摩擦力做功的特點(diǎn)（1）摩擦力可以做正功（傳送帶運(yùn)送物體）、可以做負(fù)功、也可能不做功。（2）一對(duì)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(gè)做正功，一個(gè)做負(fù)功，代數(shù)和為零）（3）一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做的總功一定為負(fù)值。（可能是兩者都做負(fù)功，如圖甲；也可能是一個(gè)做正功，一個(gè)做負(fù)功，但負(fù)功的數(shù)值大于正功的數(shù)值，代數(shù)和為負(fù)，如圖乙）（4）一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做總功的絕對(duì)值等于在此過(guò)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(guò)一段時(shí)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(dòng)摩擦力大小為 對(duì)m -S1=mv12-mv12 對(duì)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(duì)位移；（mv12+Mv22）為板塊系統(tǒng)的初態(tài)機(jī)械能；（mv12+Mv22）為板塊系統(tǒng)的末態(tài)機(jī)械能。（mv12+Mv22）-（mv12+Mv22）為系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，根據(jù)能量守恒，減少的機(jī)械能等于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。即在相對(duì)滑動(dòng)的系統(tǒng)內(nèi)滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移（或相對(duì)路程）的乘積等于在此過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能，即動(dòng) 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(jìn)物塊深度d的乘積 即F阻d=E內(nèi)8. 導(dǎo)體克服安培力所做的功等于該過(guò)程產(chǎn)生的電能如圖，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體棒長(zhǎng)度L，速度為V，回路總電阻R。則此時(shí)回路中的感應(yīng)電流導(dǎo)體棒受到安培力為則導(dǎo)體棒克服安培力做功的功率為此時(shí)的電熱功率為 因?yàn)槿我鈺r(shí)刻都有P克安=P熱，則E電=W克二 高中物理中的有關(guān)能量的守恒問(wèn)題1.對(duì)單個(gè)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(dòng)能和重力勢(shì)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(duì)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(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和保持不變。根據(jù)彈簧的彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系有W彈=Ep1-Ep2又W彈=W合=Ek2-Ek1即Ep1-Ep2=Ek2-Ek13.對(duì)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(dòng)能、重力勢(shì)能、彈簧的彈性勢(shì)能總和保持不變，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。理論推導(dǎo)如下：W彈=Ep1-Ep2WG= mgh1-mgh2據(jù)動(dòng)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(chǎng)力做功時(shí)，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變WAB=EPA-EPB據(jù)動(dòng)能定理 WAB=EkB-EKA則 EPA-EPB=EkB-EKA或EPA+EKA= EPB+ EkB5.只有重力和電場(chǎng)力做功時(shí)，機(jī)械