什么是功?
当物体受到某个力的作用,并且在这个力的方向上通过了一段位移,这个力对物体做了功。
当物体受到某个力的作用,并且在这个力的方向上通过了一段位移,这个力对物体做了功。
非机械功不需要满足“力”和“位移”两个条件,例如化学反应中的能量变化。
功的计算公式为:
W = F ⋅ s
当物体被均速举高时,作用力做的功可以用以下公式计算:
W = m ⋅ g ⋅ h
概念 | 描述 |
---|---|
功的定义 | 力作用在物体上,且物体在力的方向上发生位移。 |
做功条件 | ① 有力作用;② 物体在力的方向上发生位移。 |
不做功情况 | ① 没有力作用;② 有力但无位移;③ 力与位移方向垂直。 |
功与能关系 | 功是能量转化的量度,做功的过程是能量转化的过程。 |
功的计算公式 | W = F ⋅ s 或 W = m ⋅ g ⋅ h。 |
功的单位 | 焦耳(J):1J = 1Nm。 |
功率描述了做功的快慢,是指单位时间内所做的功。
功率的计算公式为:
P = W / t
在爬楼梯过程中,人体消耗的化学能大约只有10%用于克服重力做功,其余的90%通过人体发热散失。
爬楼梯的功率反映了人体克服重力的做功快慢。功率越大,爬楼梯的速度越快。
概念 | 描述 |
---|---|
功率定义 | 描述做功快慢的物理量,表示单位时间内所做的功。 |
功率公式 | P = W / t,其中 P 为功率,W 为功,t 为时间。 |
功率单位 | 瓦特(W):1W = 1J/s,表示1秒内完成1焦耳的功。 |
功与功率关系 | 功是能量转化的量度,功率是能量转化快慢的量度。 |
实际应用 | 爬楼梯时,人体消耗的化学能中仅10%用于克服重力做功,其余通过发热散失。 |
动能是物体由于运动而具有的能量。
动能的计算公式为:
E_k = 1/2 mv²
定义:重力势能是物体由于被举高而具有的能量。
计算公式:
E_p = mgh
定义:弹性势能是物体由于发生形变而具有的能量。
例子:射箭时,拉弯的弓储存了弹性势能,用于将箭射出。
动能和势能是机械能的两种形式。
动能和势能可以在某些条件下相互转化。
如果只有动能和势能之间的转化(不考虑外界因素如摩擦力),机械能的总量保持不变,即满足机械能守恒定律。
总结:动能、重力势能和弹性势能在整个过程中不断转化,但机械能总量保持不变。
概念 | 定义 | 计算公式 | 影响因素 |
---|---|---|---|
动能 | 物体因运动而具有的能量。 | E_k = 1/2 mv² | 质量 m、速度 v |
重力势能 | 物体因被举高而具有的能量。 | E_p = mgh | 质量 m、高度 h |
弹性势能 | 物体因形变而具有的能量。 | 无固定公式 | 形变量 Δx |