物理做功公式怎么理解 [如何系统理解物理公式]
时间：2019-05-22 03:22:36 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
物理公式是物理学中的一项重要内容，是物理规律的总结，是前辈科学家们，厉经千辛万苦探究的结晶，是物理知识浓缩后的精华.如果把物理学看作一顶皇冠，那么，物理公式就是镶嵌在这顶皇冠上的一颗颗宝石.在物理学学习中，占有非常重要的位置.
在学习中，很多学生把重点放在背公式上，背熟一个公式，当然很简单，但我们都知道，物理学习中切忌死背公式.即使背熟了公式，由于没有很好的理解和掌握公式，在用公式去解决实际问题时，总会出现这样或那样的问题.总认为自己已经记住了公式，但在使用时却不会用.用的时侯，只会机械的去套，题型稍有变化就不知道怎么办.有时即使公式用对了，各个量之间的关系没弄清楚，带错误的数据去计算，结果仍然错误.有时要解决的问题本来不满足这个公式的使用条件，只因这个问题中有公式中需要的物理量，于是就用这个公式去计算，结果仍然错误.有时计算时，不注意单位的统一，结果当然也是错误的.有时要用公式去对一些变化的量作定性的分析，判断时，不会根据情况的变化去作出正确的分析和判断等问题都会在学生的学习中出现.
综上述，究其原因，就是学生在学习中，没有完整的，系统的掌握好物理公式而导至的结果.
如何才能完整，系统的掌握物理公式，达到熟练应用的目的呢？笔者认为，在学习中应从以下几个方面去理解.
1 认真理解公式的物理意义
每个公式后面都是一个物理规律，公式是物理规律的数学表达式，所以，首先应认真的去理解物理规律，规律中的每一个字都要去认真地理解，做到咬文嚼字，也就正确是理解公式的物理意义.以欧姆定律为例；I=U/R;它的物理意义是：在电路中，通过导体的电流，等于加在导体两端的电压与导体的电阻的比值.仔细的去体会这些文字，而不是去背：I等于U 除以 R .又如密度公式ρ=m/V，它的物理意义是：物体的密度，等于物体的质量与物体的体积的比值（即，单位体积的某种物质的质量，叫做这种物质的密度）；而不应简单的去背ρ等于m除以Ｖ.前些年，中考时可以使用理化手册，很多学生，找到了公式，但仍然不会做.不理解公式的物理意义，只背公式是没有意义的.
2 弄清公式中各个字母的含义
在物理学中，一般每个物理量都有一个相应的字母表示.例如在电学中： I 表示电流，U表示电压，R表示电阻，P表示电功率，W表示电功，E表示电场强度，B表示磁感应强度.在力学中：m表示质量，V表示体积，ρ表示密度，F表示力，s表示距离，t表示时间，v表示速度，a表示加速度，p表示压强.也有一个字母在不同的地方表示不同的量，在速度公式中s表示距离，在压强公式中，S表示受力面积.在压强公式中，p表示压强，在功率公式中，P表示功率.在速度公式中，t表示时间，在热量计算公式中，t表示温度.公式中各个字母表示什么物理量，一定要弄清楚，不然就会出现张冠李戴的现象.
3 弄清公式中各个量之间的对应关系
物理公式中各个物理量之间都有一定的对应关系，在应用公式进行计算时，要找准对应的量.很多学生在这方面出的问题较多，以下面几个问题为例.
例1 一个标有“220 V 100 W”的灯泡，接在实际电压为110 V的电路中，求灯泡消耗的实际功率？
有的学生的解答是这样的：
解:据公式P=UI得
I=PU=100 W220 V=511 A.
又P=UI=110 V×511 A=50 W.
出现这种错误，就是没有把U和I的对应关系找准.因为此时的电压是110 V,对应的电流不是511 A.正确的解答，应把110 V电压时的电流算出，即：
据公式P=U2R,
R=U2P=(220 V)2100 W=484 Ω,
又I=UR=110 V484 Ω,
P=UI=110 V×110 V484 Ω=25 W.
(当然可以直接用公式P=U2R计算).
例2 在利用密度公式测液体密度的实验中，第一种方法，先用天平测出小烧杯的质量m1，再把液体倒入小烧杯，用天平测出总质量m2，液体质量m=m2-m1，把烧杯中的液体倒入量筒，测出液体体积V,代入密度公式ρ=mV,得ρ液=m2-m1V.第二种方法，先用天平测出小烧杯和液体的总质量m1，把一部份液体倒入量筒，测出倒出液体的体积Ｖ，把剩余液体和小烧杯放到天平上，测出其质量m2，倒出液体的质量m=m1-m2，代入密度公式ρ＝mV，得ρ液＝m1-m2V.比较这两种测量方法，第二种比第一种精确，很多学生不理解.究其原因，还是没把密度公式中m和Ｖ的对应关系弄明白.在应用密度公式ρ＝mV计算密度时，m和V是同一个物体的质量和体积.第一种方法中，m2-m1是烧杯中所有液体的质量，而倒入量筒测体积时，由于总有一小部份液体残留在烧杯中，所以量筒内测出的体积Ｖ不是所有液体的体积，只是一部份液体的体积.也就是说这时的质量m2-m1与体积V是不对应的，算出的密度也就不精确.第二种方法中，m1-m2是倒入量筒的液体的质量，V是所有液体的体积.也就是说，这时的质量m1-m2与体积V是对应的，算出的密度就是精确的.
例3 一位短跑运动员参加百米赛跑，一只跑靴的质量300 g，平均每跑三步前进2 m，每步跑靴离地面的最大高度均为30 cm，运动员跑完全程对跑靴做了多少功？
有的学生是这样解答的：
解 运动员作用在跑靴上的力
F=mg＝0.3 kg×10 N/kg=3 N,
s=100 m,
据公式W=Fs=3 N×100 m=300 J.
同样是没把F和s这两个量的对应关系搞清楚，因为在应用公式W=Fs计算功的时候，F和s是对应的，F是作用在物体上的力，s是物体在F的作用下，沿Ｆ的方向上通过的距离.题中运动员对跑靴的力F=3 N，它的方向是竖直向上的，运动员通过的距离100 m在水平方向，它们之间不对应，不能代入公式计算.与F对应的距离是30 cm，正确的解答是：运动员作用在跑靴上的力
F=0.3 kg×10 N/kg=3 N，
s=0.3 m,
跑一步对跑靴做的功
W=Fs=3 N×0.3 m=0.9 J,
跑完全程的步数
n=1002×3=150，
跑完全程所做的功
W=0.9 J×150=135 J.
4 熟练掌握公式的变换
在学习每一个公式时，都要清楚公式中有几个量，知道其中的一些量就可以求另一个量.例如，学习欧姆定律I=U/R时，要清楚公式中有三个量：电流(I)、电压(U)、电阻(R).只要知道其中任意两个量就可以求第三个量，即对公式进行数学变化，由公式I=U/R变化为U=IR和R=U/I.又如重力公式G=mg中，因为g是常量，公式中只有两个变量Ｇ和m，只要知道其中的任意一个就可以求另一个，即知道m,由Ｇ=mg可以求Ｇ,知道Ｇ,由m=Ｇ/g可以求m.但是对公式进行数学变化时，不能从纯数学的角度去理解，例如由公式Ｉ=U/R变化为U=IR，从数学的角度看，两个算式只是作了恒等变形，两个算式的意义是一样的，但从物理学的角度看，两个算式的物理意义是不一样的，算式I=U/R的物理意义是：通过电阻的电流，等于电阻两端的电压除以电阻的阻值.变为U=IR后，其物理意义为：加在电阻两端的电压，等于通过电阻的电流乘以电阻的阻值.从纯数学的角度去分析往往会脱离实际的物理问题，如,由公式R=U/I,从数学的角度分析，电阻与电压和电流的变化有关，实际是：电阻是导体本身具有的性质，与电压和电流的变化无关.又如,由公式ρ=m/V，从数学的角度分析，密度与质量和体积的变化有关.实际是：密度是物质的一种特性，同种物质的密度是不变的，与物体的质量和体积的变化无关.利用公式结合数学知识分析问题时，一定要清楚哪些量是不变的，哪些量发生了什么样的变化，然后再分析要判断的量是如何变化的.例如，有一轻质等臂杠杆，两边分别挂上质量相等的铜块和铝块，把它们浸没在水中，则杠杆还平衡吗？如不平衡杠杆向哪边倾斜？分析：由公式Ｖ=m/ρ,质量相等，铜的密度大于铝的密度，所以铜块的体积小于铝块的体积，浸没在水中，铜块排开的体积小于铝块排开的体积，由公式F浮=ρ液gＶ排，因为ρ液与g不变，铜块排开的体积小于铝块排开的体积，则铜块所受的浮力小于铝块所受的浮力，则此时铜块向下拉杠杆的力大于铝块向下拉杠杆的力，又由公式
F1×L1=F2×L2
因为力臂相等，而拉力不等，所以杠杆不能平衡，铜块的拉力大于铝块的拉力，所以向铜块那边倾斜.
5 单位的统一
每一个公式都有一套完整的单位，有的公式有两套，在学习时要记住公式中各个量的单位.在计算时如果问题中所给的单位与公式中要求的单位不一致，就要先把单位化了与公式中要求的一致，一般都统一化为国际单位，有时要根据题目中给的条件，以及要求来统一单位.如：用公式P=W/t计算电功率时，它的单位有两套，一套是：电功的单位是J，时间的单位s，电功率的单位W.另一套是：电功的单位kW/h，时间的单位h，电功率的单位kW.如果问题中所给的电功的单位是J，时间的单位是h，要求电功率是多少kW？那么就要把电功的单位由J化为kW/h，再代入公式进行计算，得到电功率的单位就是kW.当然也可以统一任意一套进行计算，最后再化.总之，无论用哪一套单位都要统一，不能混在一起.
6 注意公式的适用条件
每一个公式都有一定的适用条件，学习中要清楚公式的适用条件，在用公式来解决实际问题时，如果问题中的条件不满足公式的适用条件，即使问题中有公式中需要的量，也不能用这个公式去解答.如，牛顿定律只在宏观、低速下适用，如果用牛顿定律去解答微观、高速的问题，结果当然是错误的.又如电功率的计算公式：P=U2/R,这个公式只适用于纯电阻电路，如果用它去计算电动机的功率，结果也是错误的.
通过上述六个方面的分析，基本上就能对一个公式进行系统的掌握，掌握公式的同时，对物理规律也有了更深刻的认识，同时学生在检验自己是否真正掌握一个公式，也可以从这六个方面来逐一检验.
以上所述仅为个人之见解，如有错误和不足之处，恳请大家给予批评和指正.
