功能关系
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2023年3月20日发(作者：胡桃夹综合征)物理功能关系
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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
W
G
=E
P1
—E
P2
=—ΔE
P
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
=E
P1
—E
P2
=—ΔE
P
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W
F
=E
2
—E
1
=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E
K2
+E
P2
=E
K1
+E
P1
，
或ΔE
K
=—ΔE
P
(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；
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(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
S
E
(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
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(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E
P
减小
mgh=–ΔE
P
–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E
k
增加W
合
=ΔE
k
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–减小
⑧重力以外的力F
+
机械能E
机械
增加
W
F
=ΔE
机械