功和能

大学物理之功和能知识总结，包括动能 功-动能定理、保守力与非保守力 势能、机械能守恒定律 势能曲线、功能原理、能量守恒定律等内容。

功和能

• 功 功率
  • 恒力的功：力在位移方向的分量与位移大小的乘积W=F·s W是一个标量 单位为焦耳（J）
  • 变力的功：微元法 多用积分解决或面积法
  • 功率：一个力所做的功对时间的变化率 单位为瓦特（w）
    • 平均功率：P=W/t
    • 瞬时功率：W=dW/dt或W=F·v
• 动能 功-动能定理
  • 动能：由于物体的运动而具有的能量 Ek=mv2/2
  • 功-动能定理：合外力对质点做的净功等于质点的动能增量 （只适用于惯性系）
• 保守力与非保守力 势能
  • 重力的功：W=mgh 重力的功只与质点的初末位置有关与所经过的路径无关
  • 弹性力的功：W=KXi*Xi/2–KXj*Xj/2
  • 万有引力的功：W=—GmEm（1/ri—1/rj）
  • 做功与路径无关只与初末位置有关的力叫保守力如重力、弹力、万有引力等
  • 势能：与位形有关的能量 保守力所做的功等于系统势能的增量的负值
    • 重力势能：Ep（y）=mgy
    • 弹性势能：Ep（x）=kx2/2
    • 引力势能：Ep=—Gm’m/r
• 机械能守恒定律 势能曲线
  • 一个系统的机械能是其势能与系统内物体动能的总和
  • 在一个内部只有保守力引起能量变化的孤立系统中，动能与势能可以相互转化，但它们的和（机械能）不会改变
  • 势能曲线
    • 若已知某一系统的一个一维的保守力作用于一个质点的势能函数Ep（x），则可求出该力为Fc（x）=—dEp（x）/dx 当Fc（x）=0时处于平衡位置
    • 转折点为动能等于0的点
• 功能原理
  • 功为通过作用于系统的外力传给系统或由系统传出的能量
  • 非保守力对物体系统所做的净功等于物体机械能的增量
• 能量守恒定律
  • 在封闭系统（与外界无能量交换的系统）内，不论发生何种变化过程，各种形式的能量可以相互转化，但能量的总和不可能改变