Chapter 5
5-2 微觀尺度下的能量
5-3 能量間的轉換與能量守恆
5-4 質能互換與核能
5-1 能量的形式
能量
Physics
作功
配合課本 - P.141
功W（work）：施力F與沿力方向位移Δx的乘積
SI 制單位：
作用力F：牛頓（N）
位移：公尺（m）
功：焦耳（J）
PHYSICS
作功
配合課本 - P.141
功有正負，但沒有方向性，作用力與位移同方向為正功；作用力與位移反方向則為負功。
作用力F 推動木塊水平移動距離d， 作功為 Fd
正向力 N與位移d方向垂直，對木塊作功為0
摩擦力f與位移d方向相反，對木塊作功為－fd
延伸
補充
PHYSICS
×
配合課本 - P.141
圖5-2 運用堆高機對重物作功將其抬高
延伸
補充
×
配合課本 - P.141
自己不能把自己抬高，也就是不能對自己作功， 但是卻能站起來，「起立」這個動作是誰對誰作功呢？
Q：
PHYSICS
想一想
5-1
我國舉重選手許淑淨，在挺舉項目中將130 公斤槓鈴高舉160 公分，則過程中至少需對槓鈴作多少功？
（設重力加速度g ＝ 10 公尺/秒2）
答案
配合課本 - P.142
範例
5-1
解答：
解析：
將槓鈴高舉前後，槓鈴速度皆視為零，故平均施力量值恰等於槓鈴重量
F ＝ 130×10.0 N
配合課本 - P.142
×
解析
力學能
配合課本 - P.142
動能：描述物體運動狀態的能量，質量愈大或速度愈快，動能就愈大，動能與物體的質量m、速度v的關係為：
SI 制單位：焦耳（J）
PHYSICS
力學能
配合課本 - P.143
重力位能：高處的物體具有某種能量，稱之為重力位能U。在地表附近，將重量為mg的物體升高h，其重力位能的變化量ΔU即為mgh。
SI 制單位：焦耳（J）
圖5-6 打樁機將樁錘拉高以儲存重力位能，落下時將水泥樁打入地面。
PHYSICS
物體與地球間具有萬有引力， 此力恆使物體與地球接近， 也就是「落下」。沒有地球，物體就沒有了引力，也就不具有位能， 故此能量為地球與物體間的重力位能，一般在生活中， 因地球質量很大可視為不移動， 故直接稱某物體的重力位能。
×
配合課本 - P.143
NOTE
力學能
配合課本 - P.144
彈性位能：使物體伸長、壓縮或彎曲以增加其能量，這種改變彈性體的形狀而增加的能量稱為彈性位能，也是位能的一種。
圖5-7
拉弓使其彎曲而增加彈性位能。
PHYSICS
熱能
配合課本 - P.144
早期盛行熱是一種物質的說法， 直到1798 年， 英國人冉福得伯爵在鑽製砲管時，發現砲管愈鑽溫度愈高，因此認為「熱」是因為摩擦作功而產生，這種能量形式稱為熱能（thermal energy），巨觀的熱能在微觀中即是分子的動能與位能。
PHYSICS
熱能
配合課本 - P.144
鑽木取火便是經由作功來使分子動能增加，也就產生熱能讓木屑起火
基於對熱能的了解，人們更製造出了蒸氣機，藉由熱能來作功，提供了強大的動力來源，造就第一次工業革命。
圖5-8 鑽木取火是讓木棒快速旋轉，與木塊摩擦生熱而產生火苗。
PHYSICS
其他主要的能量形式
配合課本 - P.145
太陽能板
圖5-9 利用光電板將光能轉換成電能來推動馬達，可得到讓飛機前進的動力。
光能
PHYSICS
太陽能：
功率為單位時間所產生的能量，單位為瓦特（W），1 瓦特=1 焦耳/ 秒。
×
配合課本 - P.145
NOTE
其他主要的能量形式
配合課本 - P.145
電能
圖5-10
各種電器用品需藉由電能來運作。
PHYSICS
×
配合課本 - P.145
發電量指的是發電設備所產生的電能，�通常以度為單位（1 度 = 焦耳）。
NOTE
其他主要的能量形式
配合課本 - P.146
化學能
圖5-11 瓦斯燃燒時，將化學能轉為光能及熱能。
圖5-12 子彈發射時，火藥中的化學能轉為子彈動能。
PHYSICS
其他主要的能量形式
配合課本 - P.146
核能
圖5-13 核電廠將核能轉為電能。
PHYSICS
系統中的能量
配合課本 - P.147
圖5-14 巨大的風車利用風能讓葉片旋轉來發電。
PHYSICS