Transcript 物理第5章ppt(pptx檔)

功、動能、位能
功能定理、力學能守恆
 物體運動中有速度v
動能K
 物體因位置或形狀改變
位能U
 功：能量轉換的過程
動能和位能互相轉換
 具有能量可作功
 力造成物體移動狀態改變
 對時間累積：F*Δt = J(衝量)
能量
 對空間累積：F*Δx = W(功)
 功：能量轉移的過程
Δt
F和Δx平行同向，物能量增加正功
F和Δx平行反向，物能量減少負功
F和Δx垂直，物能量不變不作功
v0
平行才有作功
(能量轉移)
v
能量
v0
v0
 平行才有作功
 定力作功：
W=F//*Δx=(F*cosθ)*Δx
=F*(Δx*cosθ)=F*Δx//
Δx*cosθ
單位：焦耳(J)；(J=N*m)
 變力作功： F-x圖面積
 功率P：作功的效率
平均功率 P=W/Δt (單位時間作功)
Δt0，瞬時功率P=W/Δt=F*Δx/Δt=F*v
單位：瓦特(W)；(W=J/s)
 將一質量0.2 kg的皮球自10 m高的樓頂垂直掉落，
從掉落至著地期間，重力對皮球作了多少功？若
沿著45度斜角的長梯滾至地面，重力作多少功？
何種情況平均功率較大？
 直樹施水平力推動質量20 kg的物體，沿水平方向
等速前進了10 m，若物體與地面間的動摩擦係數
μk = 0.2，請問直樹對物體作多少功？摩擦力對物
體作功？正向力作功？合力作功？
 衝量J = F*Δt
動量P = mv
J = F*Δt = ma*Δt = m*Δv = ΔP
衝量—動量定理：J = ΔP
 功W = F*Δx (v2= v02+2aΔx)
動能K = mv2/2
W= F*Δx = ma*Δx = mv2/2 – mv02/2 =K –K0 = ΔK
功能定理W = ΔK；(合力作功=物體動能變化量)
Δt
 柯南施一水平力推動平面上質量4 kg的木塊，如果
力量、位移皆未知，只知道初速為6 m/s，若測得
末速為10 m/s，則過程中合力作功？若透過儀器發
現柯南施定力F=20 N，位移S=10 m，則在過程中
動摩擦力為多少？
 質量50 kg的元太從長10 m，傾斜角30度的滑水道
靜止下滑，若抵達滑水道底的速度為8 m/s，試求
過程中重力對元太作功多少？阻力作功多少？
h0
 地表附近重力為定力F= mg
h
定力作功W= F*Δx= mg(h0-h)= mgh0- mgh
 守恆力(保守力)作功只和起點、終點位置有關，與
路徑無關；可定義(重力)位能U= mgh
 重力作功W= F*Δx= mgh0-mgh = U0-U
下落時，作正功重力位能減少，動能增加
上升時，作負功重力位能增加，動能減少
 W= -ΔU= -(U-U0)；(守恆力作功= -位能變化量)
 守恆力：重力…；非守恆力：摩擦力、空氣阻力
V
 功能定理W合= ΔK；動能K= mv2/2
 守恆力作功(重力)Wg= -ΔU；位能U= mgh
 若過程中摩擦力、空氣阻力(非守恆力)不作功，只
受重力(守恆力)作功，則力學能守恆E= K+U=定值
 W合= Wg= -ΔU= ΔK
 ΔK+ΔU= 0 or K+U= K0+U0=定值= E
 E= K+U=定值
動能K增加，位能U減少，E= K+U不變
動能K減少，位能U增加，E= K+U不變