浅析功的相对性与绝对性(精选).doc

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1、浅析功的相对性与绝对性*王文芳(徳阳市东工旅游职高)原载《徴阳教育学院学报》2000年第2期“功”是力学小最常用的物理2—，其量值由作用在物体上的力和物体沿力的方向的位移所决定。由于位移是与参照系有关的，所以也就有了功的相对性问题。本文从几个实例出现讨论木块对了弹的摩擦阻力/做的功。发，讨论功的相对性与绝对性问题。一、功的相对性如图1所示，在光滑水平面上，静止地放置一质最为加、长度为L的木块，一粒质最为m的了弹以初速度％射向木块，穿透示继续前进o设木块对了弹的平均阻力为在此过稈屮,木块对地位移为5,

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7、面，分析重力G和重力的反作用力0所做的功Wg和％。以地球为参照系，WQ=Fs=Gh=mgh.W&=Fs'=G'・0=0则Wq+Wq>=mgh以任一相对于地球作匀速直线运动的物体的参照系匚在丫看来，这一过稈是质点m和地球在一对引力作用下相互接近的过稈。设在工系屮重物加沿重力方向发生的位移为$,则地球沿G方向发生的位移为h—s,故Wq=nigs‘Wq>=mg(h-s)贝ljWC1+W(r=mgs+nig(h-5)=mgh由此可见，在不同的参照系屮，重力做的功是不同的，具有相对性。但是，重力和它的反作用力做功Z和

8、却是相同的，与参照系无关，即具有绝对性。可以证明：任何一对作用力与反作用力做功的Z和与参照系的选择无关，即作用力与反作用力做功Z和具有绝对性。三、功的相对性与系统内能变化的绝对性是相容的如图3所示，一轮船M以0=2m/s的速率前进，—人站在船尾朝船头方向以"=2m/s的速率投掷一质量///=1kg物体。试讨论抛出的物体的动能变化，人所做的功以及人体的内能消耗。解：讨论m的动能变化及对投掷过程屮推力对/7/做的功地系质心系初动能末动能外力做的功9Ero=~加矿=2J1°Ek=—m(v+m)=8J厶Wm=Ek_

9、EkO1.=—mu+nivu=6J2Ek()=01rEk=~片山=2J%=Ek~Eko1.=—nuC=2J2所以Wm（地系）=Wm（质心系）+mVU可见，人对物体加所做的功Wm与参照有关，具有相对性。功是能量转化的量度，在投掷过程屮，人所消耗的体能即内能的改变应等于人对外所做的功。即-△£人="„1，而-人是绝对的，但Wm又与参照系有关，这是否矛盾？然而，人在投掷物体的同时，脚在踏船，即人同时对船做功。因此，对人、物、船整个封闭系统来说丿'V有-人=%+昭而不是一人=Wm现讨论船的动能变化及投掷过程屮，脚对

10、船踏力对船做功质心系Eko=01,质心的速度恒等于船的初速度地系初动能Eko=~Mo，厶1.末动能砖尹（。"丁M为M相对质心系的速度1.=Ek~^ko=~Mv+Mvv厶可见Wm（地系）=WM（质心系）Mvrv②①+②（Wm+Wm）地系=（Wm+Wm）质心系+Mvrv+nivu以质心系为参照系，由动量守恒Mo'+mu=（M+加）・0所以（％+%（）地呆=（We+Wm）质心系即We+Wm是绝对的，与参照系无关，亦即在人投掷重物的过程中，人体的内能消耗是绝对的。功的相对性与内能改变的绝对性是相容的。*注：这里是指

11、功的量值相对性与绝对性