2021上海等級考物理：功能原理

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功能原理基本概念

功能原理是力學中的基本原理之一。內容是物體系統(tǒng)的機械能增量等于外力非保守力對系統(tǒng)所作的總功和系統(tǒng)內耗散力所作的功的代數(shù)和。其本質是能量的轉化，得到能量，就會消耗能量，但總量不變。功能原理是前蘇聯(lián)科技書中常用的一條原理，中國的科技書中也曾引用過。

耗散力

這里的耗散力，通俗的講，即為非保守力(非保守力簡單講就是力做功和路徑有關。在高中，除重力，庫侖力，磁場力以外的力都是非保守力)。

即任何物體系統(tǒng)， 外力對其作的總功+系統(tǒng)內非保守力(見勢能)做的總功 = 系統(tǒng)的機械能(動能與勢能之和)的增量(增量不意味著“加”，這里指的是“變化量”，比如一個物體下降，又是減速，那么等式右邊為“-1/2mv^2-mgh”。注意勢能，這里是重力勢能，不能理解為重力做功，因為等式右邊是系統(tǒng)的機械能)

W外+W非保內=E2-E1(這里的“+W非保內”不意味著得到能量，如果是摩擦力做功，且外力做正功，那W非保內是“減去摩擦力做功的大小”)W動-W阻=ΔE。

功能原理應用領域

該原理對一切慣性參考系都成立。

功能原理是和機械能守恒定理一致的，后者可以看做前者等號兩邊都為零時的特殊情況。

對其理解可以比較靈活處理功能轉換等問題。

功能原理引入了機械能守恒，當只有彈力、重力做功時的情況。W動-W阻=0，ΔE=0.

功能原理實際上是動能定理的變形，在運用時應注意：如在考慮機械能時引入了重力勢能，由于勢能屬于物體與地球共有，因此物體的重力勢能即為內力(保守力)，在合外力做功時應剔除重力做功;同樣如引入彈性勢能，就不應再考慮彈簧的彈力做功。另外，因為功是機械能變化的量度，所以機械能的變化需要通過做功來實現(xiàn)，W外反映系統(tǒng)和外界的能量轉換，W非保守內力反映系統(tǒng)內部機械能和其他形式能量的轉換;如系統(tǒng)內有滑動摩擦力時，W非保守內力為負值，表明系統(tǒng)的一部分機械能轉換成了系統(tǒng)的內能。

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