功能关系：功和能的关系详细总结

功能关系：功和能的关系：功是能量转化的量度。有两层含义：

(1)做功的过程就是能量转化的过程,(2)做功的多少决定了能转化的数量,即:功是能量转化的量度

强调：功是一种过程量，它和一段位移（一段时间）相对应；而能是一种状态量，它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的(都是J)，但不能说功就是能，也不能说“功变成了能”。

做功的过程是物体能量的转化过程，做了多少功，就有多少能量发生了变化，功是能量转化的量度．

(1)动能定理

合外力对物体做的总功等于物体动能的增量．即

(2)与势能相关力做功

导致与之相关的势能变化

重力

重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加．重力对物体所做的功等于物体重力势能增量的负值．即WG=EP1—EP2= —ΔEP

弹簧弹力

弹力做正功,弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加．

弹力对物体所做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=分子势能增量的负值

电场力

电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。注意：电荷的正负及移动方向

电场力对电荷所做的功=电荷电势能增量的负值

(3)机械能变化原因

除重力(弹簧弹力)以外的的其它力对物体所做的功=物体机械能的增量即WF=E2—E1=ΔE

当除重力(或弹簧弹力)以外的力对物体所做的功为零时，即机械能守恒

(4)机械能守恒定律

在只有重力和弹簧的弹力做功的物体系内，动能和势能可以互相转化，但机械能的总量保持不变．即  EK2+EP2 = EK1+EP1，

  或  ΔEK = —ΔEP

(5)静摩擦力做功的特点

(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；

(2)在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的互相转移，而没有机械能与其他形式的能的转化，静摩擦力只起着传递机械能的作用；

(3)相互摩擦的系统内，一对静摩擦力对系统所做功的和总是等于零．

(6)滑动摩擦力做功特点

“摩擦所产生的热”

(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；

=滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积，即一对滑动摩擦力所做的功

(2)相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力对系统所做功的和总表现为负功，

其大小为:W= —fS相对=Q  对系统做功的过程中,系统的机械能转化为其他形式的能，

(S相对为相互摩擦的物体间的相对位移;若相对运动有往复性,则S相对为相对运动的路程)

(7)一对作用力与反作用力做功的特点

(1)作用力做正功时，反作用力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；作用力做负功、不做功时，反作用力亦同样如此．

(2)一对作用力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功,也可以是负功,还可以零．

(8)热学

外界对气体做功

外界对气体所做的功W与气体从外界所吸收的热量Q的和=气体内能的变化W+Q=△U (热力学第一定律,能的转化守恒定律)

(9)电场力做功

W=qu=qEd=F电SE (与路径无关)

(10)电流做功

(1)在纯电阻电路中

 (电流所做的功率=电阻发热功率）

(2) 在电解槽电路中,电流所做的功率=电阻发热功率+转化为化学能的的功率

(3) 在电动机电路中,电流所做的功率=电阻发热功率与输出的机械功率之和

P电源t =uIt= +E其它；W=IUt >

(11)安培力做功

安培力所做的功对应着电能与其它形式的能的相互转化，即W安=△E电，

安培力做正功，对应着电能转化为其他形式的能（如电动机模型）；

克服安培力做功，对应着其它形式的能转化为电能（如发电机模型）；

且安培力作功的绝对值，等于电能转化的量值， W＝F安d＝BILd  

 内能(发热)

(12)洛仑兹力永不做功

洛仑兹力只改变速度的方向

(13)光学

光子的能量: E光子=hγ；一束光能量E光=N×hγ(N指光子数目)

在光电效应中，光子的能量hγ=W+

(14)原子物理

原子辐射光子的能量hγ=E初—E末，原子吸收光子的能量hγ= E末—E初

爱因斯坦质能方程：E＝mc2

(15)能量转化和守恒定律

对于所有参与相互作用的物体所组成的系统，其中每一个物体的能量的数值及形式都可能发生变化，但系统内所有物体的各种形式能量的总合保持不变

功和能的关系贯穿整个物理学。现归类整理如下：常见力做功与对应能的关系

常见的几种力做功

能量关系

数量关系式

力的种类

做功的正负

对应的能量

变化情况

①重力mg

+

重力势能EP

减小

mgh=–ΔEP

–

增加

②弹簧的弹力kx

+

弹性势能E弹性

减小

W弹=–ΔE弹性

–

增加

③分子力F分子

+

分子势能E分子

减小

W分子力=–ΔE分子

–

增加

④电场力Eq

+

电势能E电势

减小

qU =–ΔE电势

–

增加

⑤滑动摩擦力f

–

内能Q

增加

fs相对= Q

⑥感应电流的安培力F安培

–

电能E电

增加

W安培力=ΔE电

⑦合力F合

+

动能Ek

增加

W合=ΔEk

–

减小

⑧重力以外的力F

+

机械能E机械

增加

WF=ΔE机械