高考物理二级结论(4):功能关系

物理概念、规律和课本上的知识是“一级物理知识”,此外,有一些在做题时常常用到的物理关系或者做题的经验,叫做“二级结论”。这是在一些常见的物理情景中,由基本规律和基本公式导出的推论,或者解决某类习题的经验,这些知识在做题时出现率非常高,如果能记住这些二级结论,那么在做填空题或者选择题时就可以直接使用。在做计算题时,虽然必须一步步列方程,不能直接引用二级结论,但是记得二级结论能预知结果,可以简化计算和提高思维起点,因此也是有用的。

一般地讲,做的题多了,细心的同学自然会熟悉并记住某些二级结论。如果刻意加以整理、理解和记忆,那么二级结论就能发挥出更大的作用。常说内行人“心中有数”,二级结论就是物理内行心中的“数”。

运用“二级结论”的风险是出现张冠李戴,提出两点建议:

1.每个“二级结论”都要熟悉它的推导过程,一则可以在做计算题时顺利列出有关方程,二则可以在记不清楚时进行推导。

2.记忆“二级结论”,要同时记清它的适用条件,避免错用。

功能关系的“二级结论”

1.判断某力是否作功,做正功还是负功:

① F与l的夹角(恒力);

4.功能关系

高考物理题型和选择题类型(高考物理功能关系搞不清)(1)

高中阶段的8种力“功能“”

归纳为五大功能关系:

高考物理题型和选择题类型(高考物理功能关系搞不清)(2)

5大功能关系转换

(1)合外力做功与动能变化的关系——动能定理

(2)重力、弹簧弹力、电场力(保守力)做功与相关势能变化的关系——势能定理

(3)除重力以外的其他外力做功与机械能变化的关系——功能原理(机械能定理)

(4)一对滑动摩擦力做功之和与生热的关系——Q=f*S相=-Wf总

(5)安培力做功与电能变化的关系。

6.电场力做功的计算方法:

(1)由公式W=Flcosθ计算,此公式只适用于匀强电场.可变形为W=qEd(其中d=lcosθ),式中d为电荷初、末位置在电场方向上的位移.

(2)由电场力做功与电势能改变的关系计算:W=-ΔEp=qU.计算时有两种方法:

①三个量都取绝对值,先计算出功的数值.然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做正功,还是电场力做负功.

②代入符号,将公式写成W₁₂=q*W₁₂,特别是在比较1、2两点电势高低时更为方便:先计算U₁₂=W₁₂/q,若U₁₂>0,即φ₁-φ₂>0,则φ₁>φ₂;若U₁₂<0,即φ₁-φ₂<0,则φ₁<φ₂.

7.电功与电热

(1)纯电阻电路:如果电流通过某个电路时、它所消耗的电能全部转化为内能,如电炉、电烙铁、白炽灯,这种电路叫做纯电阻电路.在纯电阻电路中:电能全部转化为内能,电功和电热相等,电功率和热功率相等.

高考物理题型和选择题类型(高考物理功能关系搞不清)(3)

(2)非纯电阻电路:如果电流通过某个电路时,是以转化为内能以外的其他形式的能为目的,发热不是目的,而是难以避免内能损失.如电动机、电解槽、给蓄电池充电等,这种电路叫做非纯电阻电路.在非纯电阻电路中,电路消耗的电能W=UIt分为两部分,一大部分转化为其他形式的能;另一部分转化为内能Q=I²Rt.此时有W=UIt=E其它 Q,故UIt> I²Rt.此时电功只能用W=UIt计算,电热只能用Q=I²Rt计算.

注:W=UIt算电功,Q=I²Rt算电热,适合任何电路,但W=Q只适合于纯电阻电路。

8.安培力做功与能量转化

(1)电磁感应现象的实质是不同形式能量转化的过程,产生和维持感应电流存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程.

(2)电动机模型:安培力做正功的过程是电能转化为其它形式能量(动能、焦耳热等)的过程,安培力做多少正功,就有多少电能转化为其它形式能量。

高考物理题型和选择题类型(高考物理功能关系搞不清)(4)

(3)发电机模型:因为多数情况下,安培力在电磁感应现象中是以阻力的形式出现的。所以,感应电流所受到的安培力在电磁感应现象中做负功。安培力做负功的过程是其它形式能量转化为电能的过程,克服安培力做多少功,就有多少其它形式能量转化为电能.如图所示,导体棒在恒力F作用由静止开始运动。

高考物理题型和选择题类型(高考物理功能关系搞不清)(5)

①导体在达到稳定状态之前,外力移动导体所做的功,一部分用于克服安培力做功,转化为产生感应电流的电能或最后转化为焦耳热;另一部分用于增加导体的动能.

②导体在达到稳定状态之后,外力移动导体所做的功,全部用于克服安培力做功,转化为产生感应电流的电能并最后转化为焦耳热.


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