功與能量 (1)能量是由物體的運動狀態決定的物理量,即狀態量;而功則是與物體運動狀態的變化過程有關的物理量,即過程量。二者有著本質的區別。下面由雪莉阿拉小編整理的高中物理中關于摩擦力的知識點匯總,供大家參考!
函數關系:功與能量的關系:功是能量轉換的量度,它有兩層含義:
(1)做功的過程就是能量轉換的過程。 (2)做功的多少決定了轉換的能量的多少。也就是說,功是能量轉換的量度。
強調:功是過程量,對應一個位移(一段時間);而能量是狀態量高中物理的九個功能關系,對應一個瞬間。兩者的單位相同(都是J),但不能說功就是能量高中物理的九個功能關系,也不能說“功變成了能量”。
做功的過程就是物體能量的轉化過程。做的功越多,能量轉化的就越多。功是能量轉化的量度。
(1)動能定理
外力的合力對物體所作的功的總和等于物體動能的增加量。
(2)與勢能有關的力所作的功,引起與它有關的勢能的變化
重力
重力做正功時,重力勢能減少;重力做負功時,重力勢能增加。重力對物體所作的功等于物體重力勢能增加量的負值。即WG = EP1-EP2 = -ΔEP
彈簧力
當彈力做正功時,彈性勢能減少;當彈力做負功時,彈性勢能增加。
彈力對物體所作的功等于物體彈性勢能增量的負值。即W彈力=EP1-EP2=-ΔEP
分子力
分子力對分子所做的功=分子勢能增加的負值
電力
電場力做正功時,電勢能減小;電場力做負功時,電勢能增大。注:正負電荷及運動方向
電場力對電荷所作的功=電荷電勢能增量的負值
(3)機械能變化的原因
除重力(彈簧力)以外的力對物體所作的功=物體機械能的增量,即WF=E2-E1=ΔE
當重力(或彈力)以外的力對物體所作的功為零時,即機械能守恒。
(4)機械能守恒定律
在只有重力和彈簧彈力做功的物理系統中,動能和勢能可以相互轉化,但機械能總量保持不變。即 EK2+EP2 = EK1+EP1,或 ΔEK = —ΔEP
(5)靜摩擦做功的特點
(1)靜摩擦力可以做正功、負功或不做功;
(2)靜摩擦做功過程中,只存在機械能的相互傳遞,而沒有機械能轉換成其他形式能量的情況,靜摩擦只起傳遞機械能的作用。
(3)在相互摩擦的系統中,一對靜摩擦力對系統所作的功之和始終等于零。
(6)滑動摩擦做功的特點
“摩擦產生的熱量”
(1)滑動摩擦可以做正功、負功或不做功;
=滑動摩擦力與物體間相對距離的乘積,即一對滑動摩擦所做的功
(2)在互有摩擦的系中,一對滑動摩擦力對系統所作的功之和始終為負功。
其大小為:W=—fS相對=Q在對系統做功的過程中,系統的機械能轉換成其他形式的能量。
(S為相互摩擦的物體間的相對位移;若相對運動是往復運動,則S為相對運動的距離)
(7)一對作用力和反作用力所做功的特征
(1)當作用力做正功時,反作用力可以做正功、負功或不做功;當作用力做負功或不做功時,反作用力也同樣做負功。
(2)一對作用力與反作用力對系統所作的功之和,可以是正功貝語網校,也可以是負功,或者為零。
(8)熱
氣體外部工作
外界對氣體所作的功W與氣體從外界吸收的熱量Q之和=氣體內能的變化量W+Q=△U(熱力學第一定律,能量轉換守恒定律)
(9)電場力所作的功
W = qu = qEd = F 電 SE(與路徑無關)
(10)當前所做工作
(1)純電阻電路中(電流所做的功率=電阻加熱產生的功率)
(2)電解池電路中,電流產生的功率=電阻發熱產生的功率+轉化成化學能的功率
(3)在電動機電路中,電流產生的功率=電阻發熱功率與輸出機械功率之和
P 電源=uIt= +E 其他;W=IUt >
(11)安培力做功
安培力所作的功對應于電能與其他形式能量的相互轉換,即W安培=△E電能,
安培力做正功,對應于電能轉換成其他形式的能量(如電動機模型);
做功克服安培力相當于將其他形式的能量轉化為電能(如發電機模型);
而安培力所作功的絕對值等于電能轉換的值,W=F安培d=BILd內能(發熱)
(12)洛倫茲力永遠不做功
洛倫茲力只改變速度的方向。
(13)光學
光子的能量:E光子=hγ;一束光的能量E光=N×hγ(N為光子數量)
在光電效應中,光子的能量hγ=W+
(14)原子物理學
原子輻射出的光子能量為hγ= - ,原子吸收的光子能量為hγ= -
愛因斯坦的質能方程:E = mc2
(15) 能量轉換與守恒定律
對于所有參與相互作用的物體所構成的系統,各個物體的能量的大小和形式都可能發生變化,但系統中所有物體各種形式能量的總和保持不變。
功和能量的關系貫穿整個物理學。現將其歸類為:常見力所作的功與相應能量的關系
幾種常見的力在做功
能源關系
數量關系
力量類型
完成正功和負功
相應的能量
變化
① 重力mg
重力勢能 EP
減少
mgh=-ΔEP
–
增加
② 彈簧力 kx
彈性勢能 E彈性
減少
W 彈性 = – ΔE 彈性
–
增加
③分子力F分子
分子勢能E分子
減少
W分子力=–ΔE分子力
–
增加
④電場力方程
電勢能 E 勢
減少
qU = –ΔE 勢
–
增加
⑤ 滑動摩擦力f
–
內能 Q
增加
fsrel = Q
⑥感應電流安培力
–
電
增加
W 安培力 = ΔE 電
⑦合力F
動能 Ek
增加
W總=ΔEk
–
減少
⑧ 重力以外的力 F
機械能 E 機械
增加
WF = ΔE 機械