功能关系的内容和表达式

文/绝缘

一、功能关系的内容和表达式

1、内容:功是能量转化的量度。做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能量发生转化。

2、功和能量的区别:

功是过程量,能量是状态量。只能说处于某一状态的物体(或系统)具有多少能,而不能说这个物体(或系统)具有多少功。

3、几种常见的功能关系:合力的功、重力的功、弹簧弹力的功、除重力和弹簧弹力之外的其他力做的功、一对相互作用的滑动摩擦力的总功。

4、几种常见的功能关系及其表达式

|力做功|能的变化|$\quad\quad$定量关系|

|合力的功|动能变化|$W=E_{k2}-E_{k1}=ΔE_k$|

|重力的功|重力势能变化|(1)重力做正功,重力势能减少(2)重力做负功,重力势能增加(3)$W_{\rm G}=-ΔE_{\rm p}=E_{{\rm p}1}-E_{{\rm p}2}$ |

|弹簧弹力的功|弹性势能变化|(1)弹力做正功,弹性势能减少(2)弹力做负功,弹性势能增加(3)$W_弹=-ΔE_{\rm p}=E_{{\rm p}1}-E_{{\rm p}2}$ |

|只有重力、弹簧弹力做功| 机械能不变化| 机械能守恒,$ΔE=0$|

| 除重力和弹簧弹力之外的其他力做的功 | 机械能变化| (1)其他力做多少正功,物体的机械能就增加多少(2)其他力做多少负功,物体的机械能就减少多少(3)$W_{其他}=ΔE$ |

|一对相互作用的滑动摩擦力的总功| 机械能减少内能增加 | (1)作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功,系统内能增加(2)摩擦生热$Q=F_{\rm f}·x_{相对}$ |

二、功能关系的相关例题

从地面竖直上抛一个质量为$m$的小球,小球上升的最大高度为$h$,设上升和下降过程中空气阻力大小恒为$F{\rm f}$。重力加速度为$g$,下列说法正确的是___

A.小球上升的过程中动能减少了$mgh$

B.小球上升和下降的整个过程中机械能减少了$F_{\rm f}h$

C.小球上升的过程中重力势能增加了$mgh$

D.小球上升和下降的整个过程中动能减少了$F_{\rm f}h$

答案:C

解析:小球上升的过程中,重力和阻力都做负功,其中克服重力做功等于$mgh$,故总功大于$mgh$;根据动能定理,总功等于动能的变化量,故动能的减小量大于$mgh$,故A错误;除重力外其余力做的功等于机械能的变化量,除重力外,克服阻力做功2$F{\rm f}h$,故机械能减小2$F{\rm f}h$,故B错误;小球上升$h$,故重力势能增加$mgh$,故C正确;小球上升和下降的整个过程中,重力做功等于零,阻力做功等于-2$F{\rm f}h$,故根据动能定理,动能减小2$F{\rm f}h$,故D错误。

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