动能和位能的相互转换.DOC

動能﹑位能和功的相互轉換： 能： 物體若具有作功的本領，就稱該物體具有能。 能的單位與功相同，單位為焦耳(J)。 力學能： 物體受外力作功後，具有動能或位能，兩者合稱為機械能或力學能。 「能」只有大小而沒有方向。 物體具有愈多的能，則它可以對物體作的功愈多。 功可以轉換為動能： 外力作正功時，動能會【增加】； 外力作負功時，動能會【減少】。 功可以轉換成位能： 外力作正功時，位能會【增加】； 外力作負功時，位能會【減少】。 落體運動： 質量m的物體自h1處落下至h2處： 此時物體受重力朝【下】，位移朝【下】，因此重力作【正功】。 由【功能】原理：重力作正功使物體的位能【減少】； ( 減少的位能【＝mg(h2－h1)】。 落下後的速度由ｖ1變成ｖ2， 　 　 由【功能】原理：重力作正功使物體的動能【增加】。 ( 增加的動能【】。 結論： 減少的【位能】增加的【動能】。 －mg(h2－h1)＝  h1處的動能＋h1處的位能 ＝ h2處的動能＋h2處的位能 單擺擺動的能量轉換： 假設最低點處為零位面，將單擺移至最高點放手，則： 手施力將擺錘移至高處，需抵抗重力對擺錘作功，使擺錘獲得重力位能。 在最高點處，擺錘保持靜止，此時擺錘的速度為零，擺錘只有重力位能，沒有動能。 由最高點釋放，移至最低點，此時擺錘受重力作用，高度減少，速率增加，擺錘的重力位能減少，而動能增加。 最低點處，擺錘將全部的重力位能釋放，轉變為動能，此時動能最大，重力位能最小。 擺錘由最低點擺至最高點，擺錘受重力作用，速率減小，高度增加，因此過程中，動能減小，重力位能增加。 擺錘移至最高點時，原有的動能完全轉換為重力位能，最高點處的重力位能最大，而動能則為最小，且為零。擺錘擺動的過程中，若不計阻力或磨擦力的作用，則動能與重力位能的總和為定值。 力學能守恆定律： 意義： 物體只受重力或彈力的作用，則在運動過程中，動能與位能的總和維持不變。 力學能＝動能＋位能＝定值。 自由落體： 自由落體運動：物體往下掉的過程中，位能減少、動能增加，但：位能1＋動能1＝位能2＋動能2。 U1＋K1＝U2＋K2 單擺運動： 右圖中單擺擺錘自A點釋放，在A、C間擺動，B為最低點。 A→B過程中，高度下降而速率漸增，重力位能轉換成動能； B→C過程中，高度上升而速率漸減，動能轉換成重力位能。 假設沒有其他阻力，A→C過程中，動能與重力位能總和不變。 A、C高度相同，動能B點最大，重力位能A、C點最大。 總能量守恆定律： 不同形式的能互相轉換，但能量總和不會無中生有，也不會消失，即總能量維持不變。 撐桿跳高的過程中，人的動能變成跳桿的彈力位能和人的重力位能，跳桿伸直時，彈力位能轉變成人的重力位能，過桿後重力位能→人的動能→人與海棉墊的熱能。 火力發電的過程：燃料燃燒時，將儲存的化學能轉變成熱能；熱能推動活塞作功轉變為動能；動能推動發電機發電而變成電能。即化學能→熱能→動能→電能→其他形式之能。 種類 能量轉換 種類 能量轉換 光合作用 光能→化學能 水力發電機 位能→動能→電能 太陽能電池 光能→電能 飛機噴射引擎 化學能→熱能→力學能 家庭瓦斯爐 化學能→熱能 電池 化學能→電能 質量5公斤的物體，以初速20公尺/秒的速度滑過一摩擦力為15牛頓的地板，則： (1) 此物體在3秒末的動能為______________焦耳； (2) 此物體在停止前摩擦力作功_______________焦耳； 一單擺長4公尺，擺錘質量2公斤，拉至與鉛直線的夾角60°處靜止，再由該處釋放，則：(1) 擺錘在端點處的重力位能為______________焦耳；(2) 擺錘擺至最低點的速率為______________m/sec；(3) 擺錘位能的變化為______________J。 質量1㎏的物體自78.4公尺處自由落下，則：(1) 物體落至一半高度時的動能為______________；(2) 物體落至地面瞬間的動能為____________焦耳，速度為___________公尺/秒。 將2千克小球鉛直上拋，初速10 m/s，到最高點Ｈ時，再落下至原處，若g=10m/sec2： 物體上拋時的初動能為______________焦耳； Ｈ的值為______________公尺； 落至原處時，速度為______________m/sec。 小球在_______公尺處的動能和位能會相等。 如圖為一單擺，擺動路程為A(B(Ｃ(Ｄ，Ｑ為一固定之細棒擋住擺繩之運動，則： (1) A、B、Ｃ、Ｄ四點中，以______________點之位能最大。 (2) ______________點動能最大。