机械功和耗散功

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1、人教版《物理》八年级下册第十一章功和机械能教学研究天体运动遵守的是角动能守恒陈军安徽省滁州市沙河中学23906013485751896@163.com摘要：施力耗能是基本常识，以此为基本点和出发点，依据能量转化和守恒定律，对牛顿力学体系进行了研究。提出了一种耗散功的概念，推导出计算式，推理出力的热效应，修正了动能定理，补充了角动能定理以及角动能守恒定律。发现了天体运动，原来遵守的是角动能守恒，而不是角动量守恒，更不是所谓的机械能守恒。并且发现势能不是能量，势能在牛顿力学中，是“画蛇添足”，实现了保守力与非保守力的统一。修正后的牛顿力学，将对物理学、天文学、宇航

2、学等学科，以及相关的技术研究领域，产生深远的影响。关键词：耗散功；动能定理；角动能定理；角动能守恒定律。1引言整个牛顿力学体系的建立，是以牛顿第一定律为基础推演而来的。从牛顿第二定律开始，到动量定理、动能定理、角动量定理、角动量守恒定律的建立，就先天不足。只研究了物体在受力的情况下，该如何运动，能量该如何转化的问题，而没有研究，受力物体也是施力物体，施力物体对自身的运动有没有影响呢？物体施力不消耗能量吗？因此，牛顿力学是不具有普遍性。2牛顿力学中的逻辑与不足2.1物体（质点）在不受力（平衡力）的条件下的平动规律牛顿第一定律：V=0或者不变。动量守恒定律：mV=

3、0或者不变。动能守恒定律：1/2mV2=0或者不变。2.2物体在非平衡力条件下的平动规律牛顿第二定律：F=ma。动量定理：Fdt=dP=mdV。动能定理：Fds=dE。2.3物体在非平衡力条件下的转动规律角动量定理：dL=Mdt（L=r×mV，M=r×F）。角动量守恒定律：当M=0时，dL=0，L不变。角动能定理：rFds=rdE（rFds是机械功矩，rdE是角动能的变化量）。角动能守恒定律：当Fds=0时，rdE=0，角动能rE不变。以上推导在数学逻辑上是不成问题的，但是，在物理学中，为什么我们找不到动能守恒定律、角动能定理、角动能守恒定律，却多出了功能原理

4、、机械能守恒定律？是哪些环节有问题呢？3牛顿力学存在不足之处的原因3.1原因一：施力耗能只用机械功来描述是不全面的。例如：举重运动员将杠铃停留在空中；电磁铁吸引铁块静止。施力物体尽管在施力的过程中，不断地消耗着能量，但是，由于在力的方向上没有移动距离，物理学就不承认做了功，为什么会出现这种“出力不讨好”的现象呢？3.2原因二：没有研究，受力物体同时又是施力物体，施力物体对自身的运动有没有影响呢？3.3原因三：惯性思想扩大化。转动物体受到的是非平衡力，不完全具备惯性运动的前提条件，所以用角动量守恒定律对天体运动解释时，就会出现了“第一推动力”、“天体运动的切向力

5、哪里来的？”等问题。这种惯性思想，同样影响着对振动和波动的认识。3.4原因四：错误认为势能是能量。势能可以做功，势能可以转化为动能。势能为什么不是真正能量？例如：在自由落体中，有mgh=1/2mv2，对于这个公式，有两种解释：一是重力势能转化为动能，二是重力做正功动能增加。两种解释的区别在于：前一种说明物体获得的动能，来自物体本身能量的转化，后一种说明物体获得的动能，来自物体之外的重力场（或者地球）中能量的转化；前一种是现象，后一种才揭示了本质。举高只是为重力做功准备了必要的条件。物体的自由落体运动（竖直上抛运动）或者水平方向上运动，都是平动。既遵守牛顿第二定

6、律，动量定理，又遵守动能定理。竖直上抛运动，重力做负功，动能减小，动能转化成了热，力的作用效果都是相同的，不存在保守力与非保守力之分，不存在势能增加或者减小的说法，mgh和mas要么是机械功，要么就是力距（力乘以距离，反映的是施力物体对受力物体有可能要做的功，即施力物体有可能要消耗的能量），弹性势能也不例外，弹性势能只不过是分子间力距改变的总和。保守力只不过始终存在而已，如果重力不存在，物体再高都不可能向下运动获得动能，要想获得动能，必须要有施力物体做功。如果不清楚物体的动能是从何处转化来的，又转化到何处去的，就不可能找到自然界中物体的运动规律，更谈不上宏观与

7、微观相互统一的问题，功能原理和机械能守恒定律是多余的，只能起到误导作用。4对牛顿力学的补充和修正4.1补充耗散功W=CF2t和力的热效应Q=CF2tW=CF2t命名为耗散功,是力在保持物体的形变程度不变时，所必需消耗的能量。其大小与力的平方成正比，与用力时间成正比，C为常数，有待测量和验证，本文只介绍一种测量和验证方法。如果物体的形变程度改变时，或者说力的大小改变时，就是机械功和耗散功的微分问题。以能量守恒定律为依据，耗散功的实质就是力的一种热效应，即Q=CF2t,它是力学系统中普遍存在的一种自然现象，吸热和放热都是相对的，P＝CF2为力的发热功率。W=CF2

8、t实验验证方法：（1）将线圈通入直流电