能量与功能关系知识总结_修正版.pdf

修正版

能量与功能关系知识总结

力学中的能量：动能、弹性势能、重力势能、机械能；

热学中的能量：热能、焦耳热、热量；（热量和热能不是一码事）；微观领域：分

子的动能、势能。

光学中的能量：光能。

机械波中讲过的能量：振动能量（共振）。

电学中的能量：电势能、焦耳热。

磁场中的能量：只知道磁场有能量即可，没有要求掌握定量的计算与公式。

原子物理学：核能（包括爱因斯坦质能方程释放的能）。

功能关系

功能关系，就是做功与能量之间的对应关系。比如，重力做的功，对应着重力势

能的改变量，两者的绝对值大小是相等的。详细的解析，请看文章底部参考文献。

动能

常考能量之动能

物体由于作机械运动而具有的能。它的大小定义为物体质量与速度平方乘积的二

分之一。因此，质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；运动速度相同

的物体，质量越大，具有的动能就越大。

常考能量之弹簧弹性势能

发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种

势能叫做弹性势能（elasticpotentialenergy）。同一弹性物体在一定范围内形变越

大，具有的弹性势能就越多，反之，则越小。弹性势能是弹力做功转化而来，弹

修正版

力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加。

常考能量之重力势能

物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。物体重力势能的大小由地球对物体的

引力大小以及地球和地面上物体的相对位置决定。物体质量越大、位置越高、做

功本领越大，物体具有的重力势能就越多。

常考能量之机械能

机械能是动能与势能的总和，这里的势能分为重力势能和弹性势能。决定动能的

是质量与速度；决定重力势能的是质量和高度；决定弹性势能的是劲度系数与形

变量。

常考能量之焦耳热

1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电

流I的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。在电磁

感应问题中，大多数都是通过克服安培力做功把其他形式能转化为回路的电能，

被电阻消耗转化为焦耳热能。

常考能量之摩擦生热

两个物体相对运动，在其接触面上产生内能的过程，叫做摩擦生热。这里的热字，

其实是内能的意思。摩擦生热的公式是Q=μN△x，△x指的是相对位移。这个是

Q的定义式，考试可以直接用。用摩擦生热的方程是能量守恒定律。因为此时机

械能不守恒，摩擦生热对应的是内能。

常考能量之电势能

修正版

电势能是处于电场的电荷所具有的势能，这是由静电场力可以做功而具有的能

量。电势能是一种势能，其大小与位置有关系，与重力势能类似。

常考能量之分子平均动能

分子平均动能，指的是构成物质的大量分子由于不规则热运动而具有的动能，我

们无法找出某个分子的动能，当然这也是无意义的。因此我们从统计学的角度，

来研究其算数平均数，即分子平均动能。

常考能量之分子势能

分子势能指的是由于分子间作用力的存在，而具有的能量。在高中物理阶段，我

们之研究两个分子势能随两者距离的关系。

常考能量之机械振动的能量

机械振动具有能量，而且能够把能量向远处传递。机械振动的能量与振幅相关。

常考能量之光子能量

光子的能量计算式是E=hv，这里的v指的是光子的频率。显然，紫外线的频率

修正版

大于红外线，因此紫外线单个光子的能量更高。

常考能量之核能

无论是核裂变，还是核聚变，都能够释放大

量的能量。由于核子变化而产生的能量，我们称之为核能。核能的产生和计算，

依赖爱因斯坦质能方程。

功能关系的内容

内容：做功的过程是能量转化的过程，功是能的转化的量度。

能量的种类

能量种类有很多，如：动能、弹性势能、重力势能、机械能、摩擦生热、电势能、

磁场能（不涉及计算）、焦耳热、机械振动的能量、分子热运动能量、电容积累

的能量、电感线圈积累的能量、光子的能量等等。

每一种能量的变化或者转移，大都伴随着做功的过程。热学中讲到的热量的转移，

严格来说，也是分子相互作用的结果。

功和能的状态和过程属性

功是一个过程量（某个时间段内做的功），能量是一个状态量（对应某个时刻的

能量）。

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”