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1、第7章能量7-1力學能的形式與轉換7-2能量的其余形式與轉換功為能量與能量間轉換的途徑或方法功是純量功0W0（正功）90W0（不做功）WFScos0W0（負功）功的單位為牛頓米（N-m），稱為焦耳（J）物體因地点改變或形狀改變而拥有做功的能力位能重力位能Umgh，此中h表示高度1彈性位能Uk2kx2，此中x表示形變量物體因運動而拥有做功的能力動能1動能K2mv2動能與位能之和稱為力學能力學能守恆在運動的過程中，物體的動能位能的總和不變，稱為力學能守恆熱是一種能量，由高溫物體流向低溫物體熱能4.186焦耳，稱為熱功當量熱的單位為卡由焦耳實驗得一卡由熱均衡現象可知溫度就是物體的冷熱程度華氏溫標：冰
2、點32F，沸點212F，其間平分為180平分常見溫標攝氏溫標：冰點0，沸點100，其間平分為溫度100平分克氏溫標：冰點273K，沸點373K，其間平分红100平分溫度愈高，分子運動愈劇烈，均匀動能變大溫度愈低，分子運動較緩和，均匀動能變小第7章能量153自然界中能量種類众多，除了動能、位能、熱能外，尚能量守恆律有電能、光能、化學能、核能等能量之間的轉變遵力學能守恆動能位能定值守能量守恆律質能守恆Emc2中心為原子核（質子中子），電子在其外圍做圓週運動原子結構質子帶正電，中子不帶電，電子帶負電不穩定的原子核會放射出射線、射線或射線，稱為核核衰變衰變42射線為氦核（2He），射線為電子束，射線為
3、波長極短的電磁波、三種射線的性質比較射線射線射線本質氦原子核（24He）電子（14e）波長極短的電磁波帶電量2ee不帶電質量4a.m.u.1無靜止質量1840a.m.u.速率cc4c6cc（光速）10201020游離氣體次之最弱的能力最強11（射線的100）（射線的10000）感光能力最弱次之最強穿透能力最弱（約一張紙片即可次之（約2公釐厚的鉛最強（約3公分厚的鉛阻挡）板可阻挡）板或數公尺厚的混凝土方可阻挡）在電場中向負極偏折向正極偏折不會偏折的倾向154 高中基礎物理(一)學習講義7-3核分裂與核熔合7-4能源的有效利用不穩定的重核，遇到外來粒子的碰撞時會分裂成若干質量較輕核分裂的原子核，稱
4、為核分裂可藉由核分裂時質量的損失轉變成能量而發電，為当前的核發電方式，但有核汙染問題核熔合兩個較輕的原子核在高溫下能够熔合成一個較重的原子核無核汙染的問題質量數守恆核反應恪守原子序守恆質能守恆慢中子撞擊U-235，產生連鎖反應，利用質量虧損產生的能量來發電核能發電在核反應中，利用鎘棒作為汲取中子的控制棒，水、重水、石墨做為中子減速劑在常溫下核能發電即可運作射線、射線、射線等能够使電子游離者，統稱為游輻射安全離輻射輻射劑量的單位為西弗（Sv），常用單位為毫西弗（mSv）一般民眾每人的年劑量其法規限值為5毫西弗能量間雖可互換，但轉換間會有一些無法再利用的能量產能源危機生，故有能源危機的問題地球上的
5、傳統能源即將使用殆盡，能源危機為現代國際間的主要議題重生能源：使用後，在短時間內可自行補充的代替能源非重生能源：使用完後就不復存在的能源重生能源可做為未來的代替能源，比如太陽能、風力、潮汐、地熱、大海溫差、生質能等第7章能量1557-1力學能的形式與轉換能量與人類的生活息息相關，並以各種不一样的形式儲存起來，能量之間能够相互轉換。但是能量並非取之不盡，用之不断的，所以世界各國才會開始訂定能源政策、推廣能源教育、倡导節能減碳、開發重生能源等重要議題。1功與能（南一版p.159）1. 功與能：(1) 能量：物體拥有做功的本領。比如，石塊從高處落下能把木樁打入地底下，是因為石塊拥有作功的能力，亦即石
6、塊拥有能量。(2) 功：能量與能量間轉換的途徑或方法。2. 功的定義：我們施一力F作用於物體，使物體產生一段位移S，我們便稱此力對物體作功W。外力作功的各種情況力與位移的方向功的大小與剖析圖形表示WFS1力方向同样（0）2外力對物體做正功與物體的能量增大位移WFS平1外力對物體做負功行方向相反（180）2物體的能量減小WFScos1090外力對物體做正功2力物體的能量增大與1位WFScos外力對物體不做功移902不物體的能量不變平行190180WFScos外力對物體做負功2物體的能量減小註：1力的單位為牛頓（N），位移的單位為公尺（m），則功的單位為牛頓?米（N?m），稱為焦耳。2三角函數还没
7、有教授，同學只需注意角度與功的正負關係即可。156 高中基礎物理(一)學習講義範例1功的定義一圆滑斜面和水平面成30角。今有質量為1公斤的物體，由靜止開始，沿著斜面下滑2公尺的距離，則就整個運動過程而言，以下有關功的敘述，何者錯誤？（重力加快度為9.8公尺秒2，重力平行於斜面的分力為4.9牛頓）(A) 重力垂直於斜面的分力，總共作了9.8焦耳的功(B)重力平行於斜面的分力，總共作了9.8焦耳的功(C)重力總共作了9.8焦耳的功(D)斜面施於物體的正向力，總共作了0焦耳的功答案分析(A)重力垂直於斜面的分力與位移垂直，所以做功為零。(B)重力平行於斜面的分力做功W4.929.8焦耳。(C) 重力
8、做功W9.819.8焦耳。(D) 正向力垂直位移，對物體不作功。類題某人將質量為2公斤的手提箱由地面等速提至高度為0.5公尺後，沿水平面緩慢行走10公尺。設行走時手提箱維持在離地0.5公尺的高度，則这人對手提箱總共作了多少焦耳的功？（g9.8ms2）【87.推甄】(A)0(B)1(C)9.8(D)196(F)205.8答：。（W29.80.509.8（焦耳）。）範例2外力作功水平桌面上有一質量m的木塊，以初速度v在粗拙桌面上滑行，因受摩擦力的作用經距離L後停止不動。則在這個過程中(1) 桌面的正向力作功為何？(2) 摩擦力的大小為何？(3) 摩擦力作功為何？(4)若改以必定力F作用，使木塊做等
9、速度運動一段距離L，則在這個過程中，定力F作功為何？mv2mv2mv2答案(1)0；(2)2L；(3)2；(4)2分析(1)正向力與位移垂直，所以正向力做功為零。(2)初速為v，位移為零，所以加快度av22L所以動摩擦力大小kmv2fma2L(3)摩擦力與位移方向相反，所以摩擦力做功fmv2mv2W2LL2(4)等速度運動，則物體所受协力為零，即定力F所做的功摩擦力所做的功0mv2所以定力F做功為2第7章能量157類題質量為0.1kg的木塊，在一粗拙的水平面上滑動，在滑行10m後，受動摩擦力的作用，使得木塊的速度值由7ms減為3ms，重力加快度值g10ms2，則木塊與桌面間的動摩擦力fk為多少
10、牛頓？（動摩擦力為定力，所以木塊為等加快度運動，加快度22(A)0.02(B)0.04(C)0.1(D)0.2(F)0.437a2102ms2答。fkma0.120.2牛頓。）：2位能與動能（南一版p.160）1. 位能：物體因地点改變或形狀改變而拥有做功的能力，稱為位能。位能形式位能定義附註因物體所在地点的高度而拥有的能(1)兩物體的重量同样時則高度愈量稱為重力位能。若mg表示大的物體拥有愈大的位能物體的重量h表示物體着落的高度(2)若兩物體的高度同样時則重量並假設物體在地面時的位能為零愈大的物體拥有愈大的位能以U表示物體的位能則U(3)質量的單位為公斤（kg）重力重力位能mgh加快度的單位為公尺秒2（ms2）高度的單位為公尺（m）則位能的單位為焦耳（J）。推導1焦耳1牛頓?公尺1公斤?公尺2秒2因形狀改變所拥有的能量稱為彈簧的伸長量或壓縮量愈大時彈彈性位能若k表示彈簧的力常數性位能就愈大x表示形變量以Uk表示彈
