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利用“功能关系”学习物理概念
四川省剑阁中学 王永军
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现行的物理教材对动能、重力势能、电势、电动势等概念的引入都是直接给出的，对于为什么要把某个物理量叫这个名字，没有作任何的解释，学生只能机械的接受这一概念，没有建立概念的构建过程，这不符合学生的认知规律。本文用几个具体的例子，用功能关系学习一些物理概念。
一、动能
  问题：一个质量为m的物体，放在光滑的水平面上，在水平拉力F的作用下，从静止开始匀加速运动，经过一段距离s，物体获得速度v，求拉力F做的功。
解析：由运动学公式。
  功是物体能量转化的量度，力对物体做功，导致物体的能量变化。 物体由于运动而具有的能叫动能。物体由于运动的能量可以用可以量度，即物体的动能可以用表示。
二、重力势能 
　 问题：一个质量为m的物体，从距地面高h处落到地面，求重力做的功。
解析：很容易算出，由功能关系，力对物体做功，物体的能量发生变化。物体从高处落到地面，重力势能减少为零。减少的重力势能等于重力做的功。重力势能的减少量可以用来量度。表示了物体在某一高度具有的势能。物体的重力势能可定义为。
 三、电势能、电势、电势差 
　　问题：电势能、电势相对而言比较抽象，学生在学习过程中难以理解，我们先讲解一正电荷在匀强电场中电场力做功，同一电荷从电场中同一位置没沿不同路径到电场中另外的同一位置，电场力做的功相同。
  解析：电场力做功的特点是：与路径无关，只与初末位置有关。而我们以前学过的重力做功也有这个特点。重力之所以会做功，是由于物体具有重力势能。物体在重力场中具有能量，叫重力势能，电荷在电场中运动，电场力对电荷做功，说明电荷在电场中也具有能量，类比重力势能，可以得出电势能。
和重力势能一样，电势能也有相对性。把不同的电荷放入同一电场的同一位置，电荷的电势能不同，相同性质的正电荷，电荷增大几倍，电势能增大几倍。同一电场中电势能与检验电荷成正比，但电势能和电荷量的比值不变。看来同一电场中的同一位置，电势能和电荷量的比值可以反映电场中这一点的能的性质，我们用一个什么物理量来描述它呢？前面重力势能与重力的比表示的是高度，那么电势能和电荷的比值就可以用电势来描述电场中这一点的能的性质。
四、电源电动势
  电源能维持电荷的流动原因是什么？是因为它具有把自由电荷从负极经电源内部搬运到正极的能力，电源的正负极堆积着正负电荷，所以电源内部存在着由正极指向负极的静电场，要把电荷从负极搬运到正极，就要克服静电场对电荷的作用力，是什么力来实现这一过程？一定存在着“非静电力”，它像个“搬运工”，把正电荷从电源的一个负极搬到正极，把负电荷从电源的正极搬到负极，在不同的电源中，把相同的电荷从电源的一极搬到另一极，非静电力做功相同吗？不一定，即使是把相同的电荷量从负极移到正极，非静电在不同的电源中做的功也不一样，就像把相同的重物从一楼搬上二楼，人力做的功不一样（层高不同）。看来非静电力对电荷的功与电荷的比值有特殊意义（相当于楼房的层高），这个比值不同，电源把其它形式的能转化为电能的不同，比值反映了电源把其它形式的能转化为电能的本领的强弱，就要引入一个新的物理量，把这个比值──定义为电源电动势。

弹性势能的概念，内能的概念也可以用功能关系引入。闭合电路的欧姆定律、焦耳定律光电效应等物理规律也可以从功和能的关系，从能量的角度来研究其物理规律，在此不在赘述。
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