【原】能量的流通

能量是研究物理问题的重要手段之一，能量也是同学们感到学习困难的要点之一。原因在于能量过于抽象——如同空气一般客观存在着、但我们又看不见摸不着，关键在实际问题中能量还会不停地变化。理解和处理能量的相关问题有个比较好的思路——能量流通（能量可以类似于我们生活中的货币，我们用钱来买卖商品一样，不管最后钱在谁的手里，钱的总量一定不增不减，能量就钱一样客观存在着的）。

能量的流通是如何实现的呢？那就是功！任何一个做功的过程一定是一个能量的转化过程（相当于生活中一次商品买卖的交易过程）。而在所有的能量中，最基本最好用的能量非动能莫属——只要有力对物体做正功，物体的动能就增加（也就是有其它形式能转化为这个物体的动能了）；如果有力对物体做负功，物体的动能就减少了（该物体的一部分动能转化为其它形式能）。所以做功是能量转化的一种手段（还有一种手段是热传递），功与能之间有着千丝万缕的关联。

在我们中学阶段，涉及到的能量主要有动能、重力势能、弹性势能、电势能、电能、内能等。它们之间的流通关系都可以借助“做功”建立下面的关系（箭头方向就是能量转化的方向，不同的力做功对应着不同的能量转化形式）

图中我们可以清楚地看出：每一个力做功都对应着一种能量的转化，而所有能量中又是以物体的动能为转化的核心。势能对应的力做正功时，物体的势能就转化为动能（这儿有个势能定理:对应力对物体做的功等于物体势能变化量的负值）；如果势能对应的力做负功，物体的动能就转化为势能。拉力对物体做正功是其它形式能（生物能、化学能等）转化为动能，摩擦力做功（滑动摩擦力与物体间相对位移的乘积）是将物体的动能转化为内能，安培力对物体做负功是将动能转化为电能（发电机就是根据这个原理来工作的）。

在上图中，我们还可以清晰地看出机械能守恒以及动能定理等重要的物理知识。当我们一全图的中心——“动能”为研究对象，可以立即得出：所有力对物体做功的代数和就等于物体动能的变化量，这就是动能定理（动能定理是多功对一能，势能定理是一功对一能）。

如果我们只看上图的弹性势能、重力势能、动能这个小区域，马上可以得出：在除重力和弹力以外其它力做功代数和为零时，物体的动能、重力势能、弹性势能总和就是不变的，这就是机械能守恒（中学常用的是除重力以外其它力做功代数和为零，物体的动能和重力势能总和不变）；同样也可以看出一个物体机械能的变化量就是“除重力和弹力以外其它力做功的代数和”。由此可见，机械能守恒定律不过是“能量流通”的一个小小的环节而已。

如果我们只看图形的下面这个区域，我们还可以得到一个静电场中很有用的能量问题：带电粒子在静电场中运动时，如果它只受重力和电场力做功时（或其它力做功代数和为零），物体的动能、重力势能、电势能是守恒的；进一步可以看出，带电粒子在只有电场力做功情况下，物体的动能和电势能是守恒的。这两个规律在解决静电场的能量问题中非常有用，为了便于记忆，我们可以称之为“机电能守恒定律”。