高中物理功能關係知識歸納

General 更新 2024年12月23日

　　在高中物理教學中,對於功能關係而言是我們教學過程中的重點所在,同時也是學生在教學中存在問題較多的地方。對於高中物理功能關係而言所涉及的範圍很大,之間存在的環節也是緊密相扣,對於學生的知識串聯過程要求很高。為了幫助大家更好的學習物理學科，以下小編蒐集整合了高中物理功能關係知識，歡迎參考閱讀!

　　如下：

　　功能關係：功和能的關係：功是能量轉化的量度。有兩層含義：

　　***1***做功的過程就是能量轉化的過程,***2***做功的多少決定了能轉化的數量,即:功是能量轉化的量度

　　強調：功是一種過程量，它和一段位移***一段時間***相對應;而能是一種狀態量，它與一個時刻相對應。兩者的單位是相同的***都是J***，但不能說功就是能，也不能說“功變成了能”。

做功的過程是物體能量的轉化過程，做了多少功，就有多少能量發生了變化，功是能量轉化的量度．
*1*動能定理		合外力對物體做的總功等於物體動能的增量．即#FormatImgID_0#
*2*與勢能相關力做功#FormatImgID_1# 導致與之相關的勢能變化	重力	重力做正功，重力勢能減少；重力做負功，重力勢能增加．重力對物體所做的功等於物體重力勢能增量的負值．即W_G=E_P₁—E_P₂= —ΔE_P
	彈簧彈力	彈力做正功,彈性勢能減少；彈力做負功，彈性勢能增加．彈力對物體所做的功等於物體彈性勢能增量的負值．即W_彈力=E_P₁—E_P₂= —ΔE_P
	分子力	分子力對分子所做的功=分子勢能增量的負值
	電場力	電場力做正功,電勢能減少;電場力做負功,電勢能增加。注意：電荷的正負及移動方向電場力對電荷所做的功=電荷電勢能增量的負值
*3*機械能變化原因		除重力*彈簧彈力以外的的其它力對物體所做的功=物體機械能的增量即W_F=E₂—E₁=ΔE 當除重力或彈簧彈力*以外的力對物體所做的功為零時，即機械能守恆
*4*機械能守恆定律		在只有重力和彈簧的彈力做功的物體系內，動能和勢能可以互相轉化，但機械能的總量保持不變．即 E_K₂+E_P₂ = E_K₁+E_P₁，#FormatImgID_2# 或 ΔE_K = —ΔE_P
*5*靜摩擦力做功的特點		*1靜摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功； 2在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能的互相轉移，而沒有機械能與其他形式的能的轉化，靜摩擦力只起著傳遞機械能的作用； 3*相互摩擦的系統內，一對靜摩擦力對系統所做功的和總是等於零．
*6*滑動摩擦力做功特點 “摩擦所產生的熱”		*1滑動摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功； =滑動摩擦力跟物體間相對路程的乘積，即一對滑動摩擦力所做的功 2相互摩擦的系統內，一對滑動摩擦力對系統所做功的和總表現為負功，其大小為:W= —fS_相對=Q 對系統做功的過程中,系統的機械能轉化為其他形式的能， S_相對為相互摩擦的物體間的相對位移;若相對運動有往復性,則S_相對為相對運動的路程*
*7*一對作用力與反作用力做功的特點		*1作用力做正功時，反作用力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功；作用力做負功、不做功時，反作用力亦同樣如此． 2*一對作用力與反作用力對系統所做功的總和可以是正功,也可以是負功,還可以零．
*8*熱學外界對氣體做功		外界對氣體所做的功W與氣體從外界所吸收的熱量Q的和=氣體內能的變化W+Q=△U *熱力學第一定律,能的轉化守恆定律*
*9*電場力做功		W=qu=qEd=F_電S_E*與路徑無關*
*10*電流做功		*1在純電阻電路中#FormatImgID_3# 電流所做的功率=電阻發熱功率） 2 在電解槽電路中,電流所做的功率=電阻發熱功率+轉化為化學能的的功率 3** 在電動機電路中,電流所做的功率=電阻發熱功率與輸出的機械功率之和 P_電源t =uIt= +E_其它；W=IUt >#FormatImgID_4#
*11*安培力做功		安培力所做的功對應著電能與其它形式的能的相互轉化，即W_安=△E_電，安培力做正功，對應著電能轉化為其他形式的能（如電動機模型）；克服安培力做功，對應著其它形式的能轉化為電能（如發電機模型）；且安培力作功的絕對值，等於電能轉化的量值， W＝F_安d＝BILd #FormatImgID_5# 內能*發熱*
*12*洛侖茲力永不做功		洛侖茲力只改變速度的方向
*13*光學		光子的能量: E_光子=hγ；一束光能量E_光=N×hγ*N指光子數目* 在光電效應中，光子的能量hγ=W+#FormatImgID_6#
*14*原子物理		原子輻射光子的能量hγ=E_初—E_末，原子吸收光子的能量hγ= E_末—E_初愛因斯坦質能方程：E＝mc²
*15*能量轉化和守恆定律		對於所有參與相互作用的物體所組成的系統，其中每一個物體的能量的數值及形式都可能發生變化，但系統內所有物體的各種形式能量的總合保持不變

　　功和能的關係貫穿整個物理學。現歸類整理如下：常見力做功與對應能的關係

常見的幾種力做功		能量關係		數量關係式
力的種類	做功的正負	對應的能量	變化情況
①重力mg	+	重力勢能E_P	減小	mgh=–ΔE_P
	–		增加
②彈簧的彈力kx	+	彈性勢能E_彈性	減小	W_彈=–ΔE_彈性
	–		增加
③分子力F_分子	+	分子勢能E_分子	減小	W_分子力=–ΔE_分子
	–		增加
④電場力Eq	+	電勢能E_電勢	減小	qU =–ΔE_電勢
	–		增加
⑤滑動摩擦力f	–	內能Q	增加	fs_相對= Q
⑥感應電流的安培力F_安培	–	電能E_電	增加	W_安培力=ΔE_電
⑦合力F_合	+	動能E_k	增加	W_合=ΔE_k
	–		減小
⑧重力以外的力F	+	機械能E_機械	增加	W_F=ΔE_機械

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做功的過程是物體能量的轉化過程，做了多少功，就有多少能量發生了變化，功是能量轉化的量度．
*1*動能定理		合外力對物體做的總功等於物體動能的增量．即#FormatImgID_0#
*2*與勢能相關力做功#FormatImgID_1# 導致與之相關的勢能變化	重力	重力做正功，重力勢能減少；重力做負功，重力勢能增加．重力對物體所做的功等於物體重力勢能增量的負值．即W_G=E_P₁—E_P₂= —ΔE_P
	彈簧彈力	彈力做正功,彈性勢能減少；彈力做負功，彈性勢能增加．彈力對物體所做的功等於物體彈性勢能增量的負值．即W_彈力=E_P₁—E_P₂= —ΔE_P
	分子力	分子力對分子所做的功=分子勢能增量的負值
	電場力	電場力做正功,電勢能減少;電場力做負功,電勢能增加。注意：電荷的正負及移動方向電場力對電荷所做的功=電荷電勢能增量的負值
*3*機械能變化原因		除重力*彈簧彈力以外的的其它力對物體所做的功=物體機械能的增量即W_F=E₂—E₁=ΔE 當除重力或彈簧彈力*以外的力對物體所做的功為零時，即機械能守恆
*4*機械能守恆定律		在只有重力和彈簧的彈力做功的物體系內，動能和勢能可以互相轉化，但機械能的總量保持不變．即 E_K₂+E_P₂ = E_K₁+E_P₁，#FormatImgID_2# 或 ΔE_K = —ΔE_P
*5*靜摩擦力做功的特點		*1靜摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功； 2在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能的互相轉移，而沒有機械能與其他形式的能的轉化，靜摩擦力只起著傳遞機械能的作用； 3*相互摩擦的系統內，一對靜摩擦力對系統所做功的和總是等於零．
*6*滑動摩擦力做功特點 “摩擦所產生的熱”		*1滑動摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功； =滑動摩擦力跟物體間相對路程的乘積，即一對滑動摩擦力所做的功 2相互摩擦的系統內，一對滑動摩擦力對系統所做功的和總表現為負功，其大小為:W= —fS_相對=Q 對系統做功的過程中,系統的機械能轉化為其他形式的能， S_相對為相互摩擦的物體間的相對位移;若相對運動有往復性,則S_相對為相對運動的路程*
*7*一對作用力與反作用力做功的特點		*1作用力做正功時，反作用力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功；作用力做負功、不做功時，反作用力亦同樣如此． 2*一對作用力與反作用力對系統所做功的總和可以是正功,也可以是負功,還可以零．
*8*熱學外界對氣體做功		外界對氣體所做的功W與氣體從外界所吸收的熱量Q的和=氣體內能的變化W+Q=△U *熱力學第一定律,能的轉化守恆定律*
*9*電場力做功		W=qu=qEd=F_電S_E*與路徑無關*
*10*電流做功		*1在純電阻電路中#FormatImgID_3# 電流所做的功率=電阻發熱功率） 2 在電解槽電路中,電流所做的功率=電阻發熱功率+轉化為化學能的的功率 3** 在電動機電路中,電流所做的功率=電阻發熱功率與輸出的機械功率之和 P_電源t =uIt= +E_其它；W=IUt >#FormatImgID_4#
*11*安培力做功		安培力所做的功對應著電能與其它形式的能的相互轉化，即W_安=△E_電，安培力做正功，對應著電能轉化為其他形式的能（如電動機模型）；克服安培力做功，對應著其它形式的能轉化為電能（如發電機模型）；且安培力作功的絕對值，等於電能轉化的量值， W＝F_安d＝BILd #FormatImgID_5# 內能*發熱*
*12*洛侖茲力永不做功		洛侖茲力只改變速度的方向
*13*光學		光子的能量: E_光子=hγ；一束光能量E_光=N×hγ*N指光子數目* 在光電效應中，光子的能量hγ=W+#FormatImgID_6#
*14*原子物理		原子輻射光子的能量hγ=E_初—E_末，原子吸收光子的能量hγ= E_末—E_初愛因斯坦質能方程：E＝mc²
*15*能量轉化和守恆定律		對於所有參與相互作用的物體所組成的系統，其中每一個物體的能量的數值及形式都可能發生變化，但系統內所有物體的各種形式能量的總合保持不變