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3-2 動能.位能與能量守衡 能量的形式 化學能 物體內部化學結構內所隱藏的能量，意即當物質 發生化學反應而釋放出來的能量，稱之為化學能 A.我們攝取食物後，在體內藉由酵素引起的化學 變化，讓食物所儲存的化學能釋放供給所需， 以維持生命。 B.酒精、木材、汽油、瓦斯煤等等的燃料中，也 儲存著化學能，燃燒時與氧產生化學變化，釋 放出來能量。 C.電池也是利用內部物質間的化學反應，將化學 能轉換為電能供電器使用。 能量的形式 動能 一個物體因運動所具有的能量，稱之。 A.同一物體的運動速率愈快，則所具有的 動能愈大， 相同速率的不同物體，質量愈大，動能愈大。 B. 動能的大小 1 Ek＝ mV 2 2 （m：物體質量 C. 動能具有作功的能力嗎？ V：物體速度） 兩球質量相同 速率大小不同 兩球質量不同 但是運動速率相同 質量相同： 速率愈大者其動能愈大 ，對其他物體作功的能 力愈大，所以所撞擊的 釘子被釘入的部分較多 速率相同： 質量愈大者其動能愈大 ，對其他物體作功的能 力愈大，所以所撞擊的 釘子被釘入的部分較多 能量的形式 位能 物體因形狀或位置改變而改變的能量稱之。 A.位能是一種『儲存能』，可以被儲存，以備再 轉換成其他形式的能量利用。 B. 位能的種類分為： (1)重力位能 (2)彈力位能。 能量的形式 重力位能 1.物體因鉛直位置改變所具有的能量 2.重力位能的大小EU＝mgh （m：物體質量 g：重力加速度 h：鉛直方向的高度差） 能量的形式 相同高度差 質量不同 相同質量 高度差不同 質量越大 質量相同 位能力愈大所以對釘子作 高度差越大，作功能 功也愈大 力越強 能量的形式 彈力位能 1. 物體因形狀改變所儲存的能量 2. 彈力位能的大小 （k：彈力常數 Δx：形狀改變量） 能量的形式 熱能 物質間因溫度差或狀態改變所移轉的能量。 A.不同形式的能量互相轉換時，通常都會伴隨熱 的產生 B.熱的產生方法： (1)燃燒現象 (2)摩擦生熱 (3)電流熱效應 (4)放熱的化學反應。 能量的形式 電能 電路上傳輸給電器運作的能量或物體帶電所具有 的能量，稱之。 A.電能通常是由其他形式的的能量轉換而來，如 電池所提供的電能來自化學能； 水力發電的電能是水由高處落下，轉動渦輪機 帶動發電機而發電（位能轉換成動能再轉換成電能）； 火力發電的電能是來自燃燒產生化學能轉換； 核能發電的電能是來自核能。 能量的形式 電能 B.電流的三大效應： (1)電流的磁效應 (2)電流的熱效應 (3)電流的化學效應 能量的形式 光能 輻射能的一種形式。 A.輻射能：電磁波所具有的能量稱為輻射能， X射線、γ射線、紫外線、紅外線、 可見光、太陽光等等，都是輻射能的 不同形式。 B.光是輻射能的一種可儲存、可轉換、亦可引起 化學作用的能量。 能量的形式 聲能 因物體振動轉由介質傳遞而產生的聲音所蘊藏的 能量，亦即聲音也是能量的一種形式。 核能 又稱原子能，原子核內所潛藏的能量，當原子核 結構發生改變（核反應）時釋放出來的能量。 功.能轉換 能量守恆 在質量一定的情況下，能量不會無中生有，也不 會無故消失，只是由一種形式的能量，轉換成 另一種或多種形式的能量，但能量總和不變， 這種關係稱為能量守恆定律。 功.能轉換 能量守恆 (1)燈泡發亮是電能轉換成熱能和光能 (2)溜滑梯則是重力位能轉換為動能和熱能 (3)酒精燈的燃燒是化學能轉換成熱能和光能 (4)汽車引擎燃燒油是化學能轉換為熱能和動能 功.能轉換 動能與重力位能互換 A.若物體由h＝H處鉛直落下到h＝0處 1.位移Δh＝0－H＝－H 2.重力對物體作功為W＝F×H＝m×g×(-H)＝-mgH 3.物體所具有的重力位能改變量為ΔU＝m×g×Δh＝-mgH 4.W＝－ΔU 表示重力對物體作功＝重力位能減少量 功.能轉換 動能與重力位能互換 B.當一個物體若僅受重力作用而落下時 重力位能減少量＝重力對物體所作的功＝動能增加量 （－ΔU＝W＝ΔEK） 功.能轉換 動能與重力位能互換 C.若一個物體受外力作用鉛直上拋過程中， 重力位能增加量＝動能減少量 功.能轉換 動能與重力位能互換 D.在彈力或重力作用下，力學能守恆，即 運動過程中任一位置的動能與位能的和不變 （即為定值） 迷你練習 機械能守衡 不計阻力的狀況下，試回答下列問題： (1) 自G落下，可通過哪些點？ F.E.D.C.B.A (2) 自F落下又可通過哪些點？ E.D.C.B (3) 自G落下時，通過哪一點的動能最大？ D 位能最小？ D 迷你練習 機械能守衡 若小球0.1kg由距離D點垂直高度50公分的G 點靜止釋放則： 0.49J (1) G點的機械能= (2) D點的動能=?速率= 0.49J √9.8 (3) C點的動能與位能和 0.49J (4) 若C點到D點的 垂直高度=10公分， C點動能= 0.392J 迷你練習 機械能守衡 一質量為5kg的靜止小球，由10公尺高的高樓落 下。試問： 490J (1)小球位於樓頂時，其位能為＿＿＿＿J。 (2) 小樓由樓頂落至地表， 動 位 其機械能由＿＿能轉為＿＿能。 (3) 小樓落至地表，其順時速度為＿＿＿＿m/s。 14