小议中学物理和普通物理范畴中的功和能量

摘要：功和能量的概念息息相关，中学生理解起来有相当的难度。文章开始从对功的两种定义的辨析和讨论入手，把它从中学物理中的机械功拓展到普通物理的广义功，并从相对运动的角度，进一步深化对功和能的认识。最后对中学物理和普通物理范畴下的功和能量的表述特点作了概述总结。

关键字：功  能量   广义功

Abstract:  Work and energy are closely related, which are quite difficult for middle school students. Based on the differentiation and discuss of the two definition of work, the thesis develop the comprehension from mechanic work into generalized work. Morever, the cognition of work and energy has gone a step further according to the analysis from the point of view on relative motion. In the end, the conclusion of distinguishing feature of work and energy in the domain of middle school and college has been given.

Key words: work    energy   generalized work

运动的物质组成了世界。物质的运动形式多种多样，并且不断相互转化。在研究运动形式转化的过程中，人们逐渐建立起了功和能的概念。能是物质运动的普遍量度，而功是能量变化的量度。

这种说法概括了功和能的本质，但哲学味道浓了一些。在这篇论文里，我们着重要讨论的就是中学物理和普通物理范畴里，功和能的概念以及守恒定律中一些似是而非、令人比较困惑的内容。

首先我们来看功的概念。这里我们先要讨论的，是在中学物理的范畴。综合各种中学教科书，采用功的定义，更准确地说，机械功的定义，有以下两种：第一种是：功是力和力的作用点位移的标积；第二种是，功是力和受力作用的物体的位移的标积。那么，现在人们经常争论不休的是，这两个定义到底哪个更准确些呢？

例如，有些书上举了这样一个例子：一粒子弹射入固定不动的大木块，子弹与木块之间有摩擦阻力。子弹体积很小，可以看成一个点，子弹所受摩擦力的作用点就是本身这个点，因此子弹的位移就可以认为是摩擦力的作用点的位移。问题是木块也受到摩擦力的作用，根据牛顿第三定律，物体之间的作用力和反作用力同生同灭，固定不动的大木块虽然不发生位移，但其受到的摩擦力的作用点却是毫无疑问地发生了位移，而且与子弹受到地力的作用点的位移相等。那么木块受到的摩擦力做功吗？回答是肯定的：不做功，因为木块没有发生位移。按照第一种定义，摩擦力的作用点已经发生位移了，是要做功的。这不是矛盾了吗？例如来                                                                                                                             

再如，有些书上给出另外的例子：一个人穿着无摩擦的旱冰鞋站在水平地面上，面对坚硬的墙，假定他推墙使自己向后运动。以人为研究对象，水平方向上，有墙给人的作用力P，该力是人推墙的反作用力。很明显，该力不做功。因为在我们研究的这一过程中，人手还始终在墙上，即力P的作用点没有发生位移。按照第一种定义，这是符合事实的。但按照第二种定义，人已经发生位移了，就是P对人做功了。这不是又矛盾了吗？