重力对此物所作的功愈大.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第七章 能量 7-1　能量的基本形式 7-2　能量間的轉換與能量守恆 7-3　核　能 7-4　能源的有效利用與節約 高中基礎物理(一) 7-1　能量的基本形式　 功 功的正負 合力作功 動　能 功動能定理 位　能 重力位能 重力作功對物體的影響 力學能守恆律 範例題 功 功的定義：功＝力 × 物體沿力方向的位移 功的公式：W＝F// S 功的單位：焦耳（J）=牛頓 ? 公尺，為純量。 功的正負 若力量和位移同方向，則作正功。例如自由落體重力對物體作正功。 若力量和位移反方向，則作負功。例如鉛直上拋重力為物體作負功。 若力量和位移方向垂直，則不作功。例如自由落體重力作正功。例如單擺的繩張力不作功。圓周運動的向心力不作功。 合力作功 當物體受力不只一個時，各力所作之功的和，等於合力所作的功。 定力與位移方向相同時，力對物體的功 W＝FS。 動　能 運動中的物體，具有作功的能量，此能量稱為動能。 動能的公式： 動能的單位：焦耳（J）＝牛頓．公尺。 動能為一純量，恆為正值。 功動能定理(1/2) 合力對物體作功會使物體動能產生變化，稱為功動能定理。 W=?K 功動能定理(2/2) 對物體作正功，使物體動能增加。對物體作負功，使物體動能減少。 功與動能的比較 功與動能的單位都是焦耳，可以互相轉換。 動能與功都是純量，無方向性，但是動能恆為正值，功可分為正功與負功。 位　能 因物體間的相對位置改變或因形狀改變，而能量變化，這種能量稱為位能。 註：位能的定義是抵抗保守力作功，保守力是位置函數的力，例如重力、彈力和靜電力。 重力位能 物體因高度差所產生的能量稱之。 施力向上用以抵抗重力，將物體由低處抬向高處，此物體即獲得重力位能。 若將地表的位能定義為零，則質量 m 高度為 h 的物體重力位能：U＝mgh 單位：焦耳（J）。 重力作功對物體的影響 重力對物體作正功，物體的重力位能減少。 重力對物體作負功，物體的重力位能增加。 (A)相同質量的物體，高度愈高，到達地面時，重力對此物所作的功愈大。 (B)相同高度的物體，質量愈大（M＞m），到達地面時，重力對此物所作的功愈大。 力學能守恆律 在僅受重力作功的物體，其力學能保持定值，稱為力學能守恆。 公式：動能＋位能＝定值 實例： 物體自高處釋放，動能逐漸增加，位能逐漸減少。 範例 １　功 一質量為 0.5 kg 的蘋果自高處 10 m 的樓頂上釋放，求到著地期間，重力對蘋果作了多少功？（g＝10 m／s2） 範例 １　解答 範例 １ 類題　 一登山家，體重和裝備重量之總和為 80 kgw，爬上海拔 1000 m 之大屯山，則此人至少作功多少 J？（1 kgw＝9.8 N） (A) 80000　(B) 81630　(C) 784000　 (D) 125000。 答 (C) 解 (C) 作功＝mgh＝80×9.8×1000＝784000（J） 範例 ２　斜面上各力的作功　 範例 ２　解答 答 (A) 解 (A)重力在垂直斜面上的分力，與位移垂直，不作功。 範例 ２ 類題　 施一水平力於物體，使其沿一粗糙的斜面等速度上滑，則下列哪些力對物體作負功？ （應選三項） (A)重力　 (B)水平推力　 (C)斜面的作用力　 (D)動摩擦力　 (E)物體所受的淨力 範例 ２ 類題 解答　 範例 ３　功動能定理 範例 ３ 解答　 答 (B)(C)(E) 解 (A)(B)(C) F 力和位移同方向，F 力作正功。摩擦力和位移反方向，摩擦力作負功。單一的個別力作功與運動快慢無關。 (D)(E)功動能定理 W＝ΔK，因物體作等減速運動，動能減少ΔK＜0，所以兩力作功的和為負功。 範例 ３ 類題　 質量 2 公斤的木塊靜止放在水平地面上，施一 10 牛頓水平力作用下滑動 3 公尺，木塊的速度值變為 5 公尺／秒，則摩擦力作功為何？ (A) 10　 (B) 3　 (C) 0　 (D)－5　 (E)－9　焦耳 範例 ３　類題 解答 答 (D) 解 水平力作功 WF＝10×3＝30（焦耳） 動能變化ΔK＝ mv2－0＝ ×2×52＝25（焦耳） 功動能定理 W＝WF＋Wf＝ΔK，30＋Wf＝25? ∴摩擦力作功 Wf＝－5（焦耳） 範例 ４　力學能守恆 範例 ４　解答 範例 ４ 類題　 範例 ４ 類題 解答　 * *