動能有甚麼用？• 從動能的用途談起 ~~

• 施力作正功時，力將能量傳給物體，使物體獲得運動的能力 = 動能

• 動能是物體有運動時才會有的能量• 那麼，動能有何用？

功能原理• 如圖所示，重力對鋼珠作功，使得鋼珠獲得動能

，鋼珠又能以撞擊力對木塊作功。• 動能 = 物體因運動而具有對外作功的能力★

•兩顆不同質量的鋼珠，以相同速率前進時，動能較大的是”重球球” 。

•能使鐵釘插入木塊較深的是”重球球” ，它對鐵釘作功較大。

•兩顆相同質量的鋼珠，以不同速率前進時，動能較大的是”快球球” 。

•能使鐵釘插入木塊較深的是”快球球” ，它對鐵釘作功較大。

動能使物體有撞擊力而作功• 運動中的物體，其質量和速度都會影響對其它物體撞擊、破壞的效果，也就是說：動能愈大，對外產生的撞擊力作功愈大。

空氣砲的運作• 對空氣施力作功，就能使空氣獲得動能。• 快速噴出的空氣，對外產生撞擊力作功。

• 在地板上滾動的球會逐漸減慢，可見物體的動能會因摩擦阻力作負功而減少，同時生熱能，可見動能可以轉換成為熱能。

• 沸騰的水會產生高溫、快速上升的水蒸氣，可見熱能可以轉換成為動能。

• 既然動能與熱能可能可以互相轉換，那麼，還有甚麼能量可以和動能互相轉換呢？

熱是一種能量，稱為熱能。

能量轉換• 能量的形式可以互相轉換，則如圖所示，請問：鋼珠的動能是由何種能量轉變而來？

• 位能 = 物體在高處而具有的能量 = 物體因高度差而有對外作功的能力★

位能和重力有關，又稱為重力位能。

• 棒球被往上丟之後，重力作負功，使得物體動能逐漸減少，轉變成增加位能 ( 重力位能 ) 。

• 棒球自然落下之時，重力作正功，使得物體位能( 重力位能 ) 減少，轉變成增加動能。

• 如右圖所示，重力 (mg)作負功 = mgh焦耳，所以物體動能減少 mgh焦耳，同時物體位能增加 mgh焦耳。

1 公斤 (kg) 物體的重量 =1 公斤重(kgw) =9.8 牛頓 (N)

M 公斤 (kg) 物體的重量 =m 公斤重(kgw) =mg 牛頓 (N)

[ 通常 g=9.8 m/s2]

位能 (重力位能 )

• 愈重的棒球，落地後對地面作功愈大。• 愈高的棒球，落地後對地面作功愈大。• 所以位能與重量 (mg)及高度 (h)都有關。• 位能 ( 重力位能 )= mgh。

雲霄飛車的運作•愈重的鋼珠，有愈大的重力位能。•愈高的鋼珠，有愈大的重力位能。•鋼珠滑下時，重力對鋼珠作功，鋼珠的位能轉成動能，對外產生撞擊力作功。

舉重時• 舉重選手對槓鈴向上施力作功，將槓鈴舉至高處，使槓鈴的重力位能增加。

臺北市立至善國中 林宏彥老師

力學能•動能與位能都與物體的運動狀態及所受到的外力有關，故兩者的總和稱為力學能。

• 在無摩擦阻力的環境中，力學能總是保持一定，稱為力學能守恆。

極限運動之動能與位能的變化

雲霄飛車之動能與位能的變化

摩天輪之動能與位能的變化

彈力作功• 彈簧被壓縮時，具有能量，此能量稱為彈力位能；

• 當彈簧被伸長時，同樣也具有彈力位能。

和重力有關的能量 = 重力位能

和彈力有關的能量 = 彈力位能

彈力位能• 彈力位能 =物體因形狀變化 (形變 )而具有的能量

=物體因形狀變化 (形變 )而具有彈力 而以彈力對外作功的能力★

彈簧沒有形變就沒有彈力，當然也沒有彈力位能。

彈簧壓縮 5 公分時，產生彈力可以作功，同時也儲存了彈力位能。

高空彈跳之動能與位能的變化

如此如此，這般這般，你知道動能、位能和力學能的意義了嗎？