(原创)高中物理状态量与过程量辨析
谈谈过程量和状态量
谈谈过程量和状态量 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】谈谈过程量和状态量上海师范大学附属中学李树祥刚刚结束的2018年上海物理学业水平等级考试，试题相比2017年发生了很大变化，也和同学们平常的训练题差异性很大。
命题者的意图很清晰：即要求同学们摒弃传统的题海战术，从题海中跳出来；要注重物理概念和规律的理解，要促进自己物理核心素养的形成和发展。
如题目中出现了如下一道选择题：有些物理量是过程量,有的是状态量，下面哪个是过程量：A．热量 B.内能 C.压强 D.体积。
虽然在平常的学习中，我们经常会接触到过程量和状态量，也刷了涉及过程量和状态量的大量练习题，如涉及此题四个量中的压强的求解、等温变化过程中波义耳定律的应用，等容变化过程中的查理定律的应用、以及涉及热量的热力学第一定律的应用等等，但考完了解下来，竟然还有好多同学做错，原因就在于平时做题时，只是忙于套用公式，却对最基本的过程量和状态量不求甚解，那么，什么是过程量和状态量呢一、过程量与状态量的定义在中学物理中,几乎所有的物理概念、公式、规律和定律等都可概括为两大类,一类是描述物理状态的，另一类是描述物理过程的。
物体在不同时刻、不同位置处于不同状态，一般要用不同的物理量或同一物理量的不同量值来描述，我们把这类描述物体在某一时刻或某一位置所处状态的物理量叫做状态量。
如某一时刻物体所处的位置坐标、瞬时速度、能量、电场中电荷在某点具有的电势能、气体的压强、温度、体积等。
描述一个状态可以同时使用不止一个状态量，状态量既可以是矢量，如瞬时速度、瞬时加速度等，也可以是标量；如温度、体积、能量等。
“状态量”总是与时刻(或位置)对应,物体在从一个状态到另一个状态的变化过程中，相关物理量也会发生变化，我们把这类描述物体在某段时间或空间某段位移所经历的过程的物理量叫做过程量，如位移、功、能量的变化量等；描述一个过程也可以同时使用不止一个过程量。
热力学重要概念考点题型
热力学重要概念和考点★一般重要★★尤其重要★★★特别重要★★★★极其重要★★★什么是平衡态如何描述平衡态简单系（物质的量不变的均匀系）有几个独立参量【解析】当描述系统各种宏观性质的物理量（即热力学量或宏观物理量）取得定值，且不随时间变化时，我们称系统处于平衡态。
反过来，当系统处于某个特定的平衡态时，系统的一切热力学量取得特定值，不随时间变化（除非平衡被打破）。
平衡态可以用状态参量或状态函数来描述。
所谓状态参量就是我们选择用来描述系统状态的热力学量，而状态函数通常指较为复杂或较为抽象的热力学量，常常用较简单参量的函数来表示，故称为状态函数（热力学中温度T、内能U、焓H、熵S、自由能F，吉布斯函数G这几个热力学量常常被看作其他参量的函数，其中温度也常常被看作简单参量。
事实上状态参量和状态函数并无本质的区别，简单参量同样可以表示为复杂参量的函数，因此我们又将状态参量和状态函数统称为系统的状态量）。
对于特定的系统要充分描述系统的状态，需要使用特定数目的状态参量。
对简单系，只需两个独立参量就可以充分描述系统状态；而其它的状态参量或状态函数总可以表示为这两个独立参量的二元函数。
★温度的宏观定义，建立该定义的依据是什么温度是一切互为热平衡系统的公共属性，即一切互为热平衡的系统具有相同的温度。
依据是热力学第零定律（表述略）。
★写出气体定容温度计的实际气体经验温标和理想气体温标的形式。
理想气体温标和热力学温标的关系。
略★★★理想气体物态方程和1mol范氏气体的物态方程。
导出范氏气体摩尔内能的函数表达式（以T，V m为独立参量）【解析】要求记忆！特别提醒要记的是1mol范氏气体，n mol的既难记又没有用处！【提示】导出范氏气体摩尔内能的函数表达式先写出摩尔内能的全微分，第二项偏导数用能态方程表出，根据物态方程计算有关偏导数，化简后，积分。
★★★内能、热量、功的概念和闭系的热力学第一定律的表达式（微元表达式和常见表达式）。
中学物理教材教法与实验 第六章 物理概念教学
三、物理概念教学是培养能力，开发 智力的重要途径
这里所说的能力主要是思维能力。 学生形成、理解、掌握概念的过程是 怎样一个过程呢？如下： 通过观察、实验获得感性材料。 通过思维，运用物理学方法将新知与 原有的认知结构有机结合起来。
通过同化，顺应、适应来理解 新知识，用数学知识将其表示 出来。这才形成概念。 （完成第一次飞跃——内化。） 再将概念运用到有关定律中去， 才达到理解概念。 再用概念去解释现象、回答问 题，才能掌握概念 （完成第二次飞跃——外化）
五、学会运用概念。
六、注意物理概念的初、高中的不立概念的事实依 据和研究方法
1、明确建立概念的依据来自三方面
（1）学生在生活中观察到的物理现象
（2）教师列举众所周知的事实
（3）教师组织进行的演示实验
形成感性认识，形成清晰的表象
2、研究方法
依据概念的不同，建立与引入的方法 也不同，基本上可分二种
（1）基本物理量：不用其它物理量来定 义的量。 如：长度、时间、质量、电流、 热力学温标等。 （2）导出物理量：以基本物理量为基础 的物理量。 如：速度、加速度、角动量等。
总之，物理概念中大多数是有定量性质。
因此，物理量与公式对应，计算结果与 测量结果一致。
§6.3 重点物理概念的教学要求
基本概念：是指物理学中最基础的、最 核心的概念。 由于教学的层次不同，在物理教学 中，总要选取与教学内容相应的一些基 本概念作为教学的重点——重点物理概 念。 对重点物理概念要求： 学生要“掌握”
重点 概念教学的基本要求
一、明确建立概念的事实依据和研究方法 二、理解物理概念内涵 三、了解物理概念的外延 四、了解概念与有关概念的联系与区别。
高中物理会考知识点总结
高中物理学业水平考试要点解读第一章 运动的描述第二章 匀变速直线运动的描述要点解读一、质点1．定义：用来代替物体而具有质量的点。
2．实际物体看作质点的条件：当物体的大小和形状相对于所要研究的问题可以忽略不计时，物体可看作质点。
二、描述质点运动的物理量1．时间：时间在时间轴上对应为一线段，时刻在时间轴上对应于一点。
与时间对应的物理量为过程量，与时刻对应的物理量为状态量。
2．位移：用来描述物体位置变化的物理量，是矢量，用由初位置指向末位置的有向线段表示。
路程是标量，它是物体实际运动轨迹的长度。
只有当物体作单方向直线运动时，物体位移的大小才与路程相等。
3．速度：用来描述物体位置变化快慢的物理量，是矢量。
（1）平均速度：运动物体的位移与时间的比值，方向和位移的方向相同。
（2）瞬时速度：运动物体在某时刻或位置的速度。
瞬时速度的大小叫做速率。
（3）速度的测量（实验） ①原理：tx v ∆∆=。
当所取的时间间隔越短，物体的平均速度v 越接近某点的瞬时速度v 。
然而时间间隔取得过小，造成两点距离过小则测量误差增大，所以应根据实际情况选取两个测量点。
②仪器：电磁式打点计时器（使用4∽6V 低压交流电，纸带受到的阻力较大）或者电火花计时器（使用220V 交流电，纸带受到的阻力较小）。
若使用50Hz 的交流电，打点的时间间隔为0.02s 。
还可以利用光电门或闪光照相来测量。
4．加速度（1）意义：用来描述物体速度变化快慢的物理量，是矢量。
（2）定义：tv a ∆∆=，其方向与Δv 的方向相同或与物体受到的合力方向相同。
（3）当a 与v 0同向时，物体做加速直线运动；当a 与v 0反向时，物体做减速直线运动。
加速度与速度没有必然的联系。
三、匀变速直线运动的规律1．匀变速直线运动（1）定义：在任意相等的时间内速度的变化量相等的直线运动。
（2）特点：轨迹是直线，加速度a 恒定。
当a 与v 0方向相同时，物体做匀加速直线运动；反之，物体做匀减速直线运动。
谈谈过程量和状态量
谈谈过程量和状态量上海师范大学附属中学李树祥刚刚结束的2018年上海物理学业水平等级考试，试题相比2017年发生了很大变化，也和同学们平常的训练题差异性很大。
命题者的意图很清晰：即要求同学们摒弃传统的题海战术，从题海中跳出来；要注重物理概念和规律的理解，要促进自己物理核心素养的形成和发展。
如题目中出现了如下一道选择题：有些物理量是过程量,有的是状态量，下面哪个是过程量：A．热量 B.内能 C.压强 D.体积。
虽然在平常的学习中，我们经常会接触到过程量和状态量，也刷了涉及过程量和状态量的大量练习题，如涉及此题四个量中的压强的求解、等温变化过程中波义耳定律的应用，等容变化过程中的查理定律的应用、以及涉及热量的热力学第一定律的应用等等，但考完了解下来，竟然还有好多同学做错，原因就在于平时做题时，只是忙于套用公式，却对最基本的过程量和状态量不求甚解，那么，什么是过程量和状态量呢？一、过程量与状态量的定义在中学物理中,几乎所有的物理概念、公式、规律和定律等都可概括为两大类,一类是描述物理状态的，另一类是描述物理过程的。
物体在不同时刻、不同位置处于不同状态，一般要用不同的物理量或同一物理量的不同量值来描述，我们把这类描述物体在某一时刻或某一位置所处状态的物理量叫做状态量。
如某一时刻物体所处的位置坐标、瞬时速度、能量、电场中电荷在某点具有的电势能、气体的压强、温度、体积等。
描述一个状态可以同时使用不止一个状态量，状态量既可以是矢量，如瞬时速度、瞬时加速度等，也可以是标量；如温度、体积、能量等。
“状态量”总是与时刻(或位置)对应,物体在从一个状态到另一个状态的变化过程中，相关物理量也会发生变化，我们把这类描述物体在某段时间或空间某段位移所经历的过程的物理量叫做过程量，如位移、功、能量的变化量等；描述一个过程也可以同时使用不止一个过程量。
过程量同样既可以是矢量、如位移、平均速度等，也可以是标量，如热量、功等。
“过程量”总是与时间(或空间)相对应。
物理必修一·必修二知识点总结
物理必修1知识点第一章运动的描述一、基本概念1、质点：在研究物体运动的过程中,如果物体的大小和形状在所研究问题中可以忽略时,把物体简化为一个点,认为物体的质量都集中在这个点上,这个点称为质点。
2、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的,这个参照物称为参考系。
3、坐标系：定量的描述运动,采用坐标系。
4、时刻和时间间隔：1.钟表指示的一个读数对应着某一个瞬间,就是时刻,时刻在时间轴上对应某一点。
两个时刻之间的间隔称为时间,时间在时间轴上对应一段。
2.时间和时刻的单位都是秒,符号为s,常见单位还有min,h5、路程：物体运动轨迹的长度6、位移：表示物体位置的变动。
可用从起点到末点的有向线段来表示,是矢量。
位移的大小小于或等于路程。
7、速度：物理意义：表示物体位置变化的快慢程度。
分类平均速度：物体通过的位移与所用的时间之比。
瞬时速度：某一时刻〔或某一位置的速度。
与速率的区别和联系速度是矢量,而速率是标量平均速度=位移/时间,平均速率=路程/时间瞬时速度的大小等于瞬时速率8、加速度物理意义：表示物体速度变化的快慢程度定义：物体的加速度等于物体速度变化〔vt—v0与完成这一变化所用时间的比值a=〔vt—v0/t 〔即等于速度的变化率a不由△v、t决定,而是由F、m决定。
方向：与速度变化量的方向相同,与速度的方向不确定。
〔或与合力的方向相同二、运动图象〔只研究直线运动1、x—t图象〔即位移图象〔1、纵截距表示物体的初始位置。
〔2、倾斜直线表示物体作匀变速直线运动,水平直线表示物体静止,曲线表示物体作变速直线运动。
〔3、斜率表示速度。
斜率的绝对值表示速度的大小,斜率的正负表示速度的方向。
2、v—t图象〔速度图象〔1、纵截距表示物体的初速度。
〔2、倾斜直线表示物体作匀变速直线运动,水平直线表示物体作匀速直线运动,曲线表示物体作变加速直线运动〔加速度大小发生变化。
〔3、纵坐标表示速度。
纵坐标的绝对值表示速度的大小,纵坐标的正负表示速度的方向。
第一章 思考题 工程热力学
第一章思考题（工程热力学）1、进行任何热力分析是否都要选取热力系统？答：是。
热力分析首先应明确研究对象。
2、引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题？答：若系统处于热力平衡状态，对于整个系统就可以用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使得热力分析大为简化。
3、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。
所以两者是不同的。
如对气-液两相平衡的状态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。
反之，均匀系也不一定处于平衡态。
但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。
如对于处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。
4、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以二者是有矛盾的。
对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变化，二者必居其一。
但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件地统一在一起了。
这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。
5、“过程量”和“状态量”有什么不同？答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终态完全相同的情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写成全微分。
因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。
6、闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？答：不一定。
第七章动量(高中物理基本概念归纳整理)完整版4
F合
p，这也是牛顿第二定律的另一种表述。
t
3.用动量定理结合微元法解决流体问题
三.动量定理 4.变力的冲量
①若力的方向不变，大小发生变化，则可用F-t图像下面的面积表示冲量 ②若力的大小不变，方向在变，或者大小方向都在变可用动量定理求变力的冲量。
5.生活中的应用
轮船边上为什么要绑旧轮胎？为什么钉木头要用铁锤敲钉子，而家里装修时工人敲地砖 用橡皮锤？为什么跳远要跳到沙坑里，跳高跳到海绵垫子上？而不是让他们直接跳到水 泥地上？鸡蛋为什么掉水泥地上易破而掉海绵垫上不易破？为什么跳伞运动员落地时要 下蹲？足球飞来时运动员会用头去顶球，如果飞过来的是铅球能顶吗？胸口碎大石为什 么人没事？高空作业的工人往往身上要绑一根弹性绳是为什么？运输物体为什么要包一 层泡沫？骑车为什么要带头盔？汽车为什么要有安全气囊……
4.解题步骤： ①确定把哪个系统作为研究对象 ②分析系统内各物体的受力情况，判断系统动量是否守恒 ③若动量守恒，确定系统初末状态的动量 ④规定正方向，列方程求解
五.碰撞
1.定义：在两个或多个物体相遇过程中，若物体之间的相互作用仅 持续极短的时间，这种现象叫碰撞。 注意：碰撞时一般内力远远大于外力，碰撞前后动量守恒。
六.反冲与火箭
4.火箭：
古代火箭：我国早在宋代就发明了火箭，在箭 支上扎个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火 药点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出， 火箭由于反冲而向前运动。 现代火箭：现代火箭是指一种靠喷射高温高压 燃气获得反作用力向前推进的飞行器，是实现 卫星上天和航天飞行的运载工具，故又称运载 火箭。
初矢量末端指向末矢量末端。
二.冲量
F合
ma m v t
mv'mv t
p' p t
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高中物理状态量与过程量辨析
在高中物理解题中，常会涉及到关于状态量和过程量的概念及辨析的问题，下面做一粗略分析，与读者共勉。
一．物理量
物理量：物理学是实验科学，其数值和单位都是通过测量并归纳出的数量关系；故物理量中的‘量’实际上包含测量（度量）的数值和单位以及几个测量数量的关系。
比如位移和时间可以直接测量，而速度、加速度则是通过位移和时间表达出来，即位移、时间、速度、加速度都是用来描述物体运动的物理量。
亦即物理量是由测量的数值和单位等组成的。
物理量可分为状态量和过程量两种。
二、状态量和过程量
状态量：对任意闭合环路该量的积分积分为零，或者说这个量经过任意过程后其变化只与初末状态有关，与过程路径无关。
典型的状态量：位置、能量、体积、密度、速度、加速度、温度、熵、标量势等。
过程量：存在某一闭合环路该量积分不为零，或者说经过某个过程后其变化不仅取决于初末状态，还与过程路径有关。
典型的过程量：位移、功、热等。
三．状态量与过程量辨析
1.看变化是否和“路径”有关；
反应在复变函数上，状态类似解析函数，过程类似非解析函数！
物理意义：一个初始状态，经过任意的一系列变化之后回到这个状态，整个过程中那些总是回到初始值的那些量就是状态量，而随着中间变化路径而改变的那些量就是过程量。
数学意义：状态量是函数性质的，它没法表示成谁的全微分，而它的全微分能够对应一个过程量。
比如位置并不是谁的微分，而它的微分对应的是无穷小的位移。
亦即状态量不能表示成某个全微分，过程量则能表示成某个全微分。
*个人理解，“微分”和“微元”不太一样，“微分”既可指一个无穷小的“变化”，也可指一个无穷小的组成“部分”，而“微元”只是指一个无穷小的组成部分。
例如，微分dE指的是能量的一个无穷小变化（变化量），而不是能量的一部分；而微元dW就是功的一个无穷小的部分。
状态量和过程量的区分，就在这里。
一个量可以表示成全微分，那不意味着它就是谁的全微分。
2.状态量反映物质的状态，是实在的。
过程量是辅助量，是虚的。
状态量直接涉及过程中的某些状态，过程量涉及到某一物理现象发生的整个过程。
因此,相应地就引人了许多关于描述某些物理过程的过程量和用来描述某些特定的物理状态的状态量。
从而来定量地分析、研究某些过程中这些物理量之间的变化关系及引起变化的原因.。
过程量与状态量的区分是过程量是与时间间隔相对应的，而状态量是与时刻相对应的。
最常见的与状态相对应的状态量有:动量、动能、角动量、速度、加速度、力、势能等；与过程相对应的过程量还有：冲量(力对时间的累积)、功、冲量矩(力矩对时间的累积)、位移、路程等。
3. 状态量是描述物质系统状态，过程量是描述物质系统的状态变化。
状态量是描述物质系统状态的物理量，如：位置、速度、动量、势能、动能、角速度、角动量、压强、温度、体积等等都是状态量。
物质系统在外界作用下，它的状态将随时间而发生变化，描述该系统状态量也随时间而发生变化。
状态量描述物体在某个状态时具有的性质。
过程量是描述物质系统状态变化过程的物理量，如；力的冲量、功、热量等都是过程量，它们都与一定的物理过程相对应．一般说来，物质系统从某一个状态变化为另一个状态，如果经历不同的物理过程，虽然初始状态与终了状态相同，但过程量并不相同。
描述力矩对时间积累效应的物理量是冲量矩，是过程量，描述力矩对空间积累效应的物理量是力矩功，也是过程量。
过程量描述物体在某一过程中的某一性质的变化。
2016.03.16撰于风湖里（修订稿）。