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7.3 能量的轉變

7.3 能量的轉變. 熱 身. 簡 介 能量守恆 能量守恆的例子 動能轉變為內能 進度評估 3. 0. ？. 1. ？. 2. 3. ？. 熱 身. 1 志文正在玩彈床，他每次反彈的高... 2 當我們由靜止狀態開始在斜道滑. 熱 身. 1 志文正在玩彈床，他每次反彈的高度大致相同。你認為以下哪些敘述是正確的？. 彈床給予志文升起的能量。 當志文彈上及落下時，他的動能也隨之被製造和破壞。 當志文抵達最高點時，他的 勢能是最大的；而當他剛剛碰到彈床時，他的動能是最大的。. . . 熱 身.

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7.3 能量的轉變

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  1. 7.3 能量的轉變 熱 身 簡 介 能量守恆 能量守恆的例子 動能轉變為內能 進度評估 3 0 ？ 1 ？ 2 3 ？ 7.3 能量的轉變

  2. 熱 身 1 志文正在玩彈床，他每次反彈的高... 2 當我們由靜止狀態開始在斜道滑... 7.3 能量的轉變

  3. 熱 身 1 志文正在玩彈床，他每次反彈的高度大致相同。你認為以下哪些敘述是正確的？ 彈床給予志文升起的能量。 當志文彈上及落下時，他的動能也隨之被製造和破壞。 當志文抵達最高點時，他的 勢能是最大的；而當他剛剛碰到彈床時，他的動能是最大的。   7.3 能量的轉變

  4. 熱 身 2 當我們由靜止狀態開始在斜道滑下，我們的速率可能會急劇地增加至58 km h–1。你認為以下哪些述是正確的？ 速率的增加是重力所作的功的結果。 當我們抵達斜道的最低點時，勢能將等於零。 速率的增加視乎斜道的傾斜度而定。  7.3 能量的轉變

  5. 0 簡 介 當能量從一種形式轉變為另一種形式時，能量的總和始終保持不變。 能量是不可能被創造的。 爆炸的能量來自爆炸物的化學能。 7.3 能量的轉變

  6. 0 簡 介 能量以多種形式出現。 能量是不可能被創造或毀滅的。 能量可以從一種形式轉變為另一種形式。 7.3 能量的轉變

  7. 1 能量守恆 將小球從地面垂直向上拋時能量的轉變： 聲能和內（熱）能 動 能 勢 能 動 能 化學能 能量守恆定律 能量可以從一種形式轉變為另一種形式，但能量既不可能被創造，也不可能被毀滅。 7.3 能量的轉變

  8. 1 能量守恆 模擬程式 7.3 能量的轉變

  9. e.g. 6 ？ 問 題 例 題 6 小球的動能和勢能 7.3 能量的轉變

  10. 2 能量守恆的例子 a單 擺 小球會到達比h更高 的地方嗎？ KE= 0 KE= 0 PE =mgh（最大） PE =mgh（最大） E = KE + PE E = KE + PE PE= 0 KE=最大 E = KE + PE h h 7.3 能量的轉變

  11. 2 能量守恆的例子 a單 擺 要是能量不增加，小球 永遠不會到達比h更高 的地方。 h h 7.3 能量的轉變

  12. 2 能量守恆的例子 模擬程式 7.3 能量的轉變

  13. 實 驗 7a 單擺的能量轉變 如圖所示裝置實驗器材。 錄像片段 7.3 能量的轉變

  14. 實 驗 7a 單擺的能量轉變 將 0.5 kg 砝碼拉到一旁，使它的垂直高度比最低點升高了h。 啟動紙帶打點計時器，然後釋放砝碼。 h 7.3 能量的轉變

  15. d v =m s–1 0.02 實 驗 7a 單擺的能量轉變 d 量度相距最大的兩點間的距離d。 由於紙帶打點計時器能於每秒在紙帶上打出50 點， 紙帶中兩點的時距= 1/50= 0.02 s 砝碼的最大速率是當它到達最低點時， 7.3 能量的轉變

  16. = v 2gh 1 1 mv2 mv2 2 2 實 驗 7a 單擺的能量轉變 按照以下步驟，計算v的理論值。 砝碼在最高點時的 PE = mgh 砝碼在最低點時的 KE = = mgh 比較v的實驗值與理論值。 7.3 能量的轉變

  17. e.g.7 ？ 問 題 例 題 7 擺球的速率 7.3 能量的轉變

  18. b 「笨豬跳」 「笨豬跳」是一項非常刺激的遊戲。 用一條橡皮繩綁在腳跟上，參加者由高數十米處跳下來。 錄像片段 7.3 能量的轉變

  19. b 「笨豬跳」 （i） 當橡皮繩開始拉緊： （iii） 當他反彈時： 勢能  彈性勢能 +動能 彈性勢能動能+勢能 （ii） 抵達最低點時： 勢能彈性勢能 7.3 能量的轉變

  20. c 過山車 過山車要用引擎驅動嗎？ 答案是既需要，同時又不需要。 它需要引擎驅動，使它爬上第一個高點。 但隨後便能自動沿軌道滑下來。 過山車是全靠它的勢能和動能互相轉換而行駛的。 7.3 能量的轉變

  21. c 過山車 模擬程式 7.3 能量的轉變

  22. e.g. 8 ？ 問 題 例 題 8 過山車 7.3 能量的轉變

  23. 3 動能轉變為內能 日常例子： 當一塊金屬受敲打，它就會變熱。 當汽車剎停時，制動器、輪胎和 路面都會變熱。 轉變為 動能 內能 （和聲能） 7.3 能量的轉變

  24. e.g. 9 ？ 問 題 例 題 9 一枚墜落的衛星的溫度上升 7.3 能量的轉變

  25. 進度評估 3 1 兩個球X和Y由開始時靜止狀態沿... 2 一個球被垂直地拋起至高度h... 3 一個1 kg 的物體由開始時靜止的位置... 7.3 能量的轉變

  26. Q1 兩個球X和Y由開始時靜止狀態沿... 兩個球 X 和 Y 由開始時靜止狀態沿兩塊光滑的斜板滑下來。假如兩塊斜板的高度相同，哪一個球在P 點時速率較大？ A X X Y B Y C 若兩球的質量相同，則它們的速率也相同。 P D 即使兩球的質量不同，它們的速率也相同。 7.3 能量的轉變

  27. Q2 一個球被垂直地拋起至高度h... 一個球被垂直地拋起至高度h 。以下哪一幅圖 正確地顯示出總機械能 (E ) 與高度 (h) 的變化？ E A h B C h 7.3 能量的轉變

  28. E E h h Q2 一個球被垂直地拋起至高度h... 因為…… A B C E h h 只有KE ! 總能量守恆 只有PE! PE= mgh KE = E  PE KE= E  mgh 7.3 能量的轉變

  29. Q3 一個1 kg的物體由開始時靜止的... 一個1 kg的物體由開始時靜止的位置A 點，沿光滑的斜板滑下來。求物體在B 點時的動能和 勢能。 A B 5 m 3 m 地面 7.3 能量的轉變

  30. Q3 一個1 kg的物體由開始時靜止的... 取於地面的勢能為零。 物體在A 點的總能量， E = PEA= mgh = _____　×　10　×　_____ 　　　　= _____ J 1 5 50 A 物體在B 點的勢能，(PEB) = mgh = ______ J 1-kg 的物體 B 30 5 m 3 m 用能量守恆定律， 物體在B點的動能 = PEA– PEB= _______ J 地面 20 7.3 能量的轉變

  31. 完 結 7.3 能量的轉變

  32. 例 題 6 小球的動能和勢能 一個質量為0.1 kg的小球從離地面10 m高處落下。 (a) 求小球在下列情況下的動能、勢能和總能量：下落之前， KE = 0 = 0.1 10  10 PE = mgh = 10 J E = PE + KE = 0 + 10 = 10 J 7.3 能量的轉變

  33. 例 題 6 小球的動能和勢能 一個質量為0.1 kg的小球從離地面10 m高處落下。 (b) 求小球在下列情況下的動能、勢能和總能量：離地面5 m 高時， 數 據： 小球下落前能量 = 10 J = 0.1 10 5 PE = mgh = 5 J E = KE + PE = 10 J （能量守恆定律） KE = E PE = 10  5 J = 5 J 7.3 能量的轉變

  34. 例 題 6 小球的動能和勢能 一個質量為0.1 kg的小球從離地面10 m高處落下。 (c) 求小球在下列情況下的動能、勢能和總能量：撞擊地面時， PE = 0 數 據： 小球下落前能量 = 10 J E = KE + PE = 10 J （能量守恆定律） KE = E PE = 10  0 J = 10 J 7.3 能量的轉變

  35. 返 回 7.3 能量的轉變

  36. 例 題 7 擺球的速率 把單擺的擺球拉到一旁，使它升高到垂直高度0.2 m的位置。釋放擺球後， 它通過最低點時的速率是多少？ 0.2 m v 7.3 能量的轉變

  37. 1 mv2 2 = v 2 gh 2  10 0.2 = 例 題 7 擺球的速率 在最高點時， = 0 + mgh E = KE + PE 在最低點時， 根據能量守恆定律： 0.2 m E = KE + PE= mgh v + 0= mgh  = 2 m s1 7.3 能量的轉變

  38. 返 回 7.3 能量的轉變

  39. 例 題 8 過山車 車和乘客的總質量= 5000 kg 過山車被牽引至距地面50 m 高處後下滑。 50 m 7.3 能量的轉變

  40. 質量 m = 5000 kg 50 m 例 題 8 過山車 (a) 計算過山車和乘客的勢能。（取地面的勢能為零。） PE = mgh = 5000 10 50 = 2 500 000 J 7.3 能量的轉變

  41. 例 題 8 過山車 (b) 過山車行駛500 m後到達地面。若平均摩擦力為2750 N，計算過山車在這 500 m路程中克服摩擦力所做出的功。 質量 m = 5000 kg 克服摩擦力所做出的功： W=Fs 50 m = 2750N 500 m = 1 375 000 J 7.3 能量的轉變

  42. 例 題 8 過山車 (c) 過山車到達最低點時的速率是多少？（取 g = 10 m s–2） m = 5000 kg 在最高點時的能量 = PE = 2 500 000 J 克服摩擦力所做出的功= 1 375 000 J 50 m 在最低點時的速率= ？ 7.3 能量的轉變

  43. 1 mv2 2 例 題 8 過山車 E = KE + PE + 根據能量守恆定律 克服摩擦力所做出的功 m = 5000 kg 在最低點時： 在最高點時的能量 = PE = 2 500 000 J 2 500 000 = 克服摩擦力所做出的功= 1 375 000 J + 0 + 1 375 000  v= 21.2 m s1 速率 = ？ 7.3 能量的轉變

  44. 返 回 7.3 能量的轉變

  45. 例 題 9 一枚墜落的衛星的溫度上升 一枚質量為1000 kg的衛星因失效而掉落地球。當它穿過大氣層時，衛星的速率從900 m s–1減至100 m s–1。 質量 = 1000 kg 假設當衛星穿過大氣層時，與衛星動能的改變相比，它勢能的改變是可以忽略不計的。 7.3 能量的轉變

  46.  1000  (9002- 1002) 1 1 1 mu2 - = = mv2 2 2 2 例 題 9 一枚墜落的衛星的溫度上升 數 據： 質量 = 1000 kg 900  100 m s1 (a) 衛星穿過大氣層時產生了 多少內能？ 衛星所增加的內能 = 失去的動能 = 4  108J 7.3 能量的轉變

  47. 例 題 9 一枚墜落的衛星的溫度上升 (b) 如果衛星的比熱容量為250 J kg–1C–1，計算當它穿過大氣層後溫度的升幅。 數 據： 質量 = 1000 kg 900  100 m s1 增加的內能= 4  108J 7.3 能量的轉變

  48. 例 題 9 一枚墜落的衛星的溫度上升 數 據： 質量 = 1000 kg 900  100 m s1 增加的內能= 4  108 J 比熱容量= 250 J kg1 C1 增加的內能= mcT 4  108 = 1000  250 T  T = 1600 °C 所以衛星要用耐熱 性強的物料作為 保護外殼 7.3 能量的轉變

  49. 返 回 7.3 能量的轉變

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