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高中物理解题中状态量和过程量的概念及辨析

更新时间:2024-06-28 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

在解答高中物理问题时,经常会遇到状态量和过程量的概念和区别的问题,下面我们依次分析三个重要的方面。bk3物理好资源网(原物理ok网)

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1. 物理量bk3物理好资源网(原物理ok网)

物理量:物理学是一门实验科学,它的数值与单位都是通过测量概括出来的数量关系;因此物理量中的“量”实际上包括了计量(测量)的数值与单位以及若干个被测量之间的关系。bk3物理好资源网(原物理ok网)

例如位移和时间可以直接测量,而速度和加速度则是通过位移和时间来表示的,也就是说,位移、时间、速度、加速度都是用来描述物体运动的物理量。bk3物理好资源网(原物理ok网)

即物理量由测量值和单位组成。物理量可分为状态量和过程量。bk3物理好资源网(原物理ok网)

2. 状态数量和过程数量bk3物理好资源网(原物理ok网)

状态量:此量对于任何闭环的积分都是零高中物理力矩,或者说,任何过程经过后此量的变化只与初、终状态有关,与过程路径无关。典型的状态量:位置、能量、体积、密度、速度、加速度、温度、熵、标量势等。bk3物理好资源网(原物理ok网)

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过程量:存在一个闭环,其积分不为零,或者其在某个过程之后的变化不仅取决于初始和最终状态,还取决于过程路径。典型的过程量:位移、功、热量等。bk3物理好资源网(原物理ok网)

3. 状态量与过程量的区分bk3物理好资源网(原物理ok网)

1. 查看变化是否与“路径”相关bk3物理好资源网(原物理ok网)

物理含义:一个初始状态经过任意一系列的变化后回到这个状态。整个过程中总是回到初始值的量是状态量,沿着中间变化路径变化的量是过程量。bk3物理好资源网(原物理ok网)

数学意义:状态量在自然界是一个函数,它不能表示成某个人的全微分,但它的全微分可以对应一个过程量。例如,位置不是某个人的微分,但它的微分对应一个无穷小的位移。bk3物理好资源网(原物理ok网)

这就是说,状态量不能用全微分来表示,而过程量可以用全微分来表示。bk3物理好资源网(原物理ok网)

注意:“微分”和“微元”不是一回事。“微分”可以指无限小的“变化”,也可以指无限小的成分“部分”,而“微元”仅指无限小的成分。bk3物理好资源网(原物理ok网)

例如高中物理力矩,微分dE表示能量的无穷小变化,而不是能量的一部分;微分dW是功的无穷小部分。bk3物理好资源网(原物理ok网)

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状态量和过程量的区别就在于此,一个量能用全微分来表示,并不代表它就是某人的全微分。bk3物理好资源网(原物理ok网)

2、状态量反映物质的状态,是实数;过程量是辅助量,是虚数。bk3物理好资源网(原物理ok网)

状态量直接涉及过程中的某种状态,过程量涉及物理现象的整个过程,因此,人们相应地引入了许多用来描述某些物理过程的过程量和用来描述某些特定物理状态的状态量,从而可以定量地分析和研究这些物理量在某一过程中的变化关系以及变化的原因。bk3物理好资源网(原物理ok网)

过程量与状态量的区别在于过程量对应的是时间间隔,而状态量对应的是时间。与状态对应的最常见的状态量有:动量、动能、角动量、速度、加速度、力、势能等;与过程对应的过程量有:冲量(力随时间的积累)、功、冲量矩(力矩随时间的积累)、位移、距离等。bk3物理好资源网(原物理ok网)

3、状态量描述的是物质系统的状态,过程量描述的是物质系统的状态变化。bk3物理好资源网(原物理ok网)

状态量是描述物质系统状态的物理量,如位置、速度、动量、势能、动能、角速度、角动量、压力、温度、体积等。物质系统的状态在外界的影响下会随时间发生变化,描述系统的状态量也会随时间发生变化。状态量描述的是物体在某一状态下的性质。bk3物理好资源网(原物理ok网)

过程量是描述物质系统状态变化过程的物理量,比如冲量、功、热量等都是过程量,它们都与一定的物理过程相对应。一般来说,物质系统由一种状态转变为另一种状态时,如果经历不同的物理过程,虽然初状态和终状态相同,但过程量并不相同。描述力矩随时间积累效应的物理量是冲量矩,它是一个过程量,描述力矩随空间积累效应的物理量是力矩功,也是一个过程量。过程量描述的是物体在一定的过程中某种性质的变化情况。bk3物理好资源网(原物理ok网)

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