功与能量 (1)能量是由物体的运动状态决定的物理量,即状态量;而功则是与物体运动状态的变化过程有关的物理量,即过程量。二者有着本质的区别。下面由雪莉阿拉小编整理的高中物理中关于摩擦力的知识点汇总,供大家参考!
函数关系:功与能量的关系:功是能量转换的量度,它有两层含义:
(1)做功的过程就是能量转换的过程。 (2)做功的多少决定了转换的能量的多少。也就是说,功是能量转换的量度。
强调:功是过程量,对应一个位移(一段时间);而能量是状态量高中物理的九个功能关系,对应一个瞬间。两者的单位相同(都是J),但不能说功就是能量高中物理的九个功能关系,也不能说“功变成了能量”。
做功的过程就是物体能量的转化过程。做的功越多,能量转化的就越多。功是能量转化的量度。
(1)动能定理
外力的合力对物体所作的功的总和等于物体动能的增加量。
(2)与势能有关的力所作的功,引起与它有关的势能的变化
重力
重力做正功时,重力势能减少;重力做负功时,重力势能增加。重力对物体所作的功等于物体重力势能增加量的负值。即WG = EP1-EP2 = -ΔEP
弹簧力
当弹力做正功时,弹性势能减少;当弹力做负功时,弹性势能增加。
弹力对物体所作的功等于物体弹性势能增量的负值。即W弹力=EP1-EP2=-ΔEP
分子力
分子力对分子所做的功=分子势能增加的负值
电力
电场力做正功时,电势能减小;电场力做负功时,电势能增大。注:正负电荷及运动方向
电场力对电荷所作的功=电荷电势能增量的负值
(3)机械能变化的原因
除重力(弹簧力)以外的力对物体所作的功=物体机械能的增量,即WF=E2-E1=ΔE
当重力(或弹力)以外的力对物体所作的功为零时,即机械能守恒。
(4)机械能守恒定律
在只有重力和弹簧弹力做功的物理系统中,动能和势能可以相互转化,但机械能总量保持不变。即 EK2+EP2 = EK1+EP1,或 ΔEK = —ΔEP
(5)静摩擦做功的特点
(1)静摩擦力可以做正功、负功或不做功;
(2)静摩擦做功过程中,只存在机械能的相互传递,而没有机械能转换成其他形式能量的情况,静摩擦只起传递机械能的作用。
(3)在相互摩擦的系统中,一对静摩擦力对系统所作的功之和始终等于零。
(6)滑动摩擦做功的特点
“摩擦产生的热量”
(1)滑动摩擦可以做正功、负功或不做功;
=滑动摩擦力与物体间相对距离的乘积,即一对滑动摩擦所做的功
(2)在互有摩擦的系中,一对滑动摩擦力对系统所作的功之和始终为负功。
其大小为:W=—fS相对=Q在对系统做功的过程中,系统的机械能转换成其他形式的能量。
(S为相互摩擦的物体间的相对位移;若相对运动是往复运动,则S为相对运动的距离)
(7)一对作用力和反作用力所做功的特征
(1)当作用力做正功时,反作用力可以做正功、负功或不做功;当作用力做负功或不做功时,反作用力也同样做负功。
(2)一对作用力与反作用力对系统所作的功之和,可以是正功贝语网校,也可以是负功,或者为零。
(8)热
气体外部工作
外界对气体所作的功W与气体从外界吸收的热量Q之和=气体内能的变化量W+Q=△U(热力学第一定律,能量转换守恒定律)
(9)电场力所作的功
W = qu = qEd = F 电 SE(与路径无关)
(10)当前所做工作
(1)纯电阻电路中(电流所做的功率=电阻加热产生的功率)
(2)电解池电路中,电流产生的功率=电阻发热产生的功率+转化成化学能的功率
(3)在电动机电路中,电流产生的功率=电阻发热功率与输出机械功率之和
P 电源=uIt= +E 其他;W=IUt >
(11)安培力做功
安培力所作的功对应于电能与其他形式能量的相互转换,即W安培=△E电能,
安培力做正功,对应于电能转换成其他形式的能量(如电动机模型);
做功克服安培力相当于将其他形式的能量转化为电能(如发电机模型);
而安培力所作功的绝对值等于电能转换的值,W=F安培d=BILd内能(发热)
(12)洛伦兹力永远不做功
洛伦兹力只改变速度的方向。
(13)光学
光子的能量:E光子=hγ;一束光的能量E光=N×hγ(N为光子数量)
在光电效应中,光子的能量hγ=W+
(14)原子物理学
原子辐射出的光子能量为hγ= - ,原子吸收的光子能量为hγ= -
爱因斯坦的质能方程:E = mc2
(15) 能量转换与守恒定律
对于所有参与相互作用的物体所构成的系统,各个物体的能量的大小和形式都可能发生变化,但系统中所有物体各种形式能量的总和保持不变。
功和能量的关系贯穿整个物理学。现将其归类为:常见力所作的功与相应能量的关系
几种常见的力在做功
能源关系
数量关系
力量类型
完成正功和负功
相应的能量
变化
① 重力mg
重力势能 EP
减少
mgh=-ΔEP
–
增加
② 弹簧力 kx
弹性势能 E弹性
减少
W 弹性 = – ΔE 弹性
–
增加
③分子力F分子
分子势能E分子
减少
W分子力=–ΔE分子力
–
增加
④电场力方程
电势能 E 势
减少
qU = –ΔE 势
–
增加
⑤ 滑动摩擦力f
–
内能 Q
增加
fsrel = Q
⑥感应电流安培力
–
电
增加
W 安培力 = ΔE 电
⑦合力F
动能 Ek
增加
W总=ΔEk
–
减少
⑧ 重力以外的力 F
机械能 E 机械
增加
WF = ΔE 机械