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7-1能量的形式与转换 - tpedutw
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一、功與能
1.功:
(1)功的定義:
(A)功= (施力沿位移方向上的分量)×(位移的量值)或
功= (施力的量值)×(位移沿施力方向上的分量)
(B)數學式:
註:作功之三個條件
1.看看有沒有力之作用,如果沒施力當然沒有作功的產生。
2.必須有位移。
3.物體的位移在施力的方向上必須有分量,即位移與施力方向不能垂直。
2.功與能量
(1)功與能之關係:一個能對外界作功的物體,即稱此物體具有能→有能便可作功,作
功非能不可。
(2 )功與動能之關係:物體受外力作功時其動能增加;反抗外力作功時,其動能減少。
例如:當我們用力揮動鐵鎚來釘釘子時,我們對鐵鎚作了功,使它具有動能。鐵鎚
的動能顯然具有作功的本領,因為它可以把釘子敲入木板之內而對釘子作功。
(3 )功與重力位能之關係:當我們對某一物體作功時,有時這物體所獲得的能量並不是
動能,而是以另一種方式儲存能量。例如:當我們把鐵鎚高舉停在空中,我們已經
對鐵鎚作了功。這時鐵鎚既然不動,便不具有動能,但它卻已具有作功的能力了,
因為只要我們一鬆手,它就會由空中掉下來而現出動能,因而可以作功,例如把地
面打出一凹坑。因此我們說,當鐵鎚舉到空中時,它便獲得了位能。這樣的位能是
屬於重力位能。
(4 )功與彈性位能(或勢能)之關係:外力對彈簧作功時,存於彈簧中之彈性位能增加;
彈力對外界作功時,彈性位能減少。例如:張弓射箭:當我們把弓拉開時,我們對
它作了功,因為我們施力,使弓變了形。但這時弓及弦並不在動,故無動能。然而
1
它已獲得了一種能,亦即具備了作功的本領,因為這時如果我們搭上一根箭,把扣
弦的手一鬆,弓弦就會把箭推出去而對箭作功。我們說,當我們張弓時,弓便獲得
了勢能,這樣的勢能稱為彈性勢能。
(5 )功的量度與能量的單位:因作功是一種能量的傳遞,而能量又是作功的本領,一個
物體能夠作多少功要看它具有多少能量而定,因此能量的單位自然地就與功的單位
完全相同了,都是用牛頓-公尺,或焦耳,後者是能量最常用的標準單位。
二、能量的形式
1.力學能:當我們對一物體作功時,可能使其獲得動能,或重力位能,或彈性位能,這些都
是力學能。
1 2
(1)動能Ek mv
2
(2 )重力位能Ug mgh
1 2
(3 )彈性位能Us kx
2
2.電磁能:電能與磁能之合稱。
3.化學能:某些物質由於本身特有的化學組成而擁有潛在的能量。
4.核能:原子核內所潛藏之能量。
5.輻射能:任何熱的物體所輻射出的能量。
6.熱能:分子所具有之總能量,包括總動能及位能(或潛能)。
三、力學能的轉換
1.力學能守恆原理:
(1)內容:在無外力的系統下,如果其內力為保守力(力為距離的函數)時,則其力學能守恆。
(2)式子:力學能=動能+位能=定值
2.重力位能和動能的互變
(1) 自由落體: (2)單擺:
2
一塊小石頭被斜向拋到空中,然後落地。若空氣阻力不計,對此過程之敘述,以下何者正
間,力學能最大 (D)石塊落地時,加速度最大。【84推甄】
某人將質量為2公斤的手提箱由地面等速提至高度為0.5公尺後,沿水平面緩慢行走10公
尺。設行走時手提箱維持在離地0.5公尺的高度,則此人對手提箱總共作了多少焦耳的功?
(A)0 (B)1 (C)9.8 (D)196 (E)205.8。【87推甄】
下面有關各種形態的能量相互轉換的敘述中,哪一項是錯誤的? (A)家庭瓦斯爐將化學能
轉換
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