物理概念、規律和課本上的知識是“一級物理知識”,此外,有一些在做題時常常用到的物理關系或者做題的經驗,叫做“二級結論”。這是在一些常見的物理情景中,由基本規律和基本公式導出的推論,或者解決某類習題的經驗,這些知識在做題時出現率非常高,如果能記住這些二級結論,那麼在做填空題或者選擇題時就可以直接使用。在做計算題時,雖然必須一步步列方程,不能直接引用二級結論,但是記得二級結論能預知結果,可以簡化計算和提高思維起點,因此也是有用的。
一般地講,做的題多了,細心的同學自然會熟悉并記住某些二級結論。如果刻意加以整理、理解和記憶,那麼二級結論就能發揮出更大的作用。常說内行人“心中有數”,二級結論就是物理内行心中的“數”。
運用“二級結論”的風險是出現張冠李戴,提出兩點建議:1.每個“二級結論”都要熟悉它的推導過程,一則可以在做計算題時順利列出有關方程,二則可以在記不清楚時進行推導。
2.記憶“二級結論”,要同時記清它的适用條件,避免錯用。
功能關系的“二級結論”1.判斷某力是否作功,做正功還是負功:
① F與l的夾角(恒力);
4.功能關系
高中階段的8種力“功能“”
歸納為五大功能關系:
5大功能關系轉換
(1)合外力做功與動能變化的關系——動能定理
(2)重力、彈簧彈力、電場力(保守力)做功與相關勢能變化的關系——勢能定理
(3)除重力以外的其他外力做功與機械能變化的關系——功能原理(機械能定理)
(4)一對滑動摩擦力做功之和與生熱的關系——Q=f*S相=-Wf總
(5)安培力做功與電能變化的關系。
6.電場力做功的計算方法:
(1)由公式W=Flcosθ計算,此公式隻适用于勻強電場.可變形為W=qEd(其中d=lcosθ),式中d為電荷初、末位置在電場方向上的位移.
(2)由電場力做功與電勢能改變的關系計算:W=-ΔEp=qU.計算時有兩種方法:
①三個量都取絕對值,先計算出功的數值.然後再根據電場力的方向與電荷移動位移方向間的夾角确定是電場力做正功,還是電場力做負功.
②代入符号,将公式寫成W₁₂=q*W₁₂,特别是在比較1、2兩點電勢高低時更為方便:先計算U₁₂=W₁₂/q,若U₁₂>0,即φ₁-φ₂>0,則φ₁>φ₂;若U₁₂<0,即φ₁-φ₂<0,則φ₁<φ₂.
7.電功與電熱
(1)純電阻電路:如果電流通過某個電路時、它所消耗的電能全部轉化為内能,如電爐、電烙鐵、白熾燈,這種電路叫做純電阻電路.在純電阻電路中:電能全部轉化為内能,電功和電熱相等,電功率和熱功率相等.
(2)非純電阻電路:如果電流通過某個電路時,是以轉化為内能以外的其他形式的能為目的,發熱不是目的,而是難以避免内能損失.如電動機、電解槽、給蓄電池充電等,這種電路叫做非純電阻電路.在非純電阻電路中,電路消耗的電能W=UIt分為兩部分,一大部分轉化為其他形式的能;另一部分轉化為内能Q=I²Rt.此時有W=UIt=E其它 Q,故UIt> I²Rt.此時電功隻能用W=UIt計算,電熱隻能用Q=I²Rt計算.
注:W=UIt算電功,Q=I²Rt算電熱,适合任何電路,但W=Q隻适合于純電阻電路。
8.安培力做功與能量轉化
(1)電磁感應現象的實質是不同形式能量轉化的過程,産生和維持感應電流存在的過程就是其它形式的能量轉化為感應電流電能的過程.
(2)電動機模型:安培力做正功的過程是電能轉化為其它形式能量(動能、焦耳熱等)的過程,安培力做多少正功,就有多少電能轉化為其它形式能量。
(3)發電機模型:因為多數情況下,安培力在電磁感應現象中是以阻力的形式出現的。所以,感應電流所受到的安培力在電磁感應現象中做負功。安培力做負功的過程是其它形式能量轉化為電能的過程,克服安培力做多少功,就有多少其它形式能量轉化為電能.如圖所示,導體棒在恒力F作用由靜止開始運動。
①導體在達到穩定狀态之前,外力移動導體所做的功,一部分用于克服安培力做功,轉化為産生感應電流的電能或最後轉化為焦耳熱;另一部分用于增加導體的動能.
②導體在達到穩定狀态之後,外力移動導體所做的功,全部用于克服安培力做功,轉化為産生感應電流的電能并最後轉化為焦耳熱.
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