位能和能量守恆定律 - 科學Online

行星重力位能與動能間的關聯性（Association of Planetary Gravitational Potential Energy and Kinetic Energy） 國立台灣師範大學附屬高級中學物理 ... Sunday11thSeptember2022 11-Sep-2022 人工智慧 化學 物理 數學 生命科學 生命科學文章 植物圖鑑 地球科學 環境能源 科學繪圖 高瞻專區 第一期高瞻計畫 第二期高瞻計畫 第三期高瞻計畫 綠色奇蹟－中等學校探究課程發展計畫 關於我們 網站主選單 重力位能、彈性未能、保守力和力學能守恆定律、重力位能的一般式、功與能的轉換和能量守恆定律 彈性位能(ElasticPotentialEnergy) 國立臺灣大學物理學系陳家德 彈性位能，是指施力於彈性物質使其產生型態變化時，儲存在彈性物質中的能量。

從微觀的角度來看，彈性位能與原子間距離變化導致的能量變化有關，所以彈性位能和重力位能、電位能一樣都是與位置有關的能量。

繼續閱讀→ 簡諧運動與摩擦力(SimpleHarmonicMotionandfriction) 國立臺灣大學物理學系石明豐教授 繼續閱讀→ 錐動擺(ConicalPendulum) 國立臺灣大學物理學系石明豐教授 繼續閱讀→ 單擺和能量守恆(SimplePendulumandConservationofEnergy) 國立臺灣大學物理學系石明豐教授 這個模擬程式以十分之一的慢動作，呈現了一個繩長為0.45公尺的單擺運動， 繼續閱讀→ 保守力和非保守力 高雄市中正高工物理科代理教師、現任聯華電子工程師蘇益弘 本文將循序漸進，從國中、高中、大學的角度說明保守力和非保守力，重點以紅字與粗體先行標示，緊接著的後文則進一步說明。

以下是本文大綱： 通俗的說法,以國中的角度來看保守力和非保守力 嚴謹的說法,以高中來說,我們要知道的保守力和非保守力的定義 數學的說法,以大學來說,你會以數學(微積分)的角度重新了解保守力 繼續閱讀→ 力學能(Mechanicalenergy) 國立臺灣大學物理系簡嘉泓 定義 或譯為機械能，為動能與位能的總和，位能即常見之重力位能、電力位能及彈性位能等保守力造成之位能，其單位為焦耳$$(J)$$，且僅有大小而無方向，若一物體含有越多的位能則代表它能夠對其他物體做越多功(work)。

力學能守恆 力學能的定義為位能$$U$$與動能$$E_k$$ 之總和，即$$E_{mechanical}=U+E_k$$ 動能與位置無關，僅與物體之質量$$m$$與速度$$v$$有關，定義為$$E_k=\displaystyle\frac{1}{2}mv^2$$ 位能僅與物體在保守力場中之位置有關，從$$\vec{x_1}$$ 移動到$$\vec{x_2}$$ 的位能變化可表示為 $$\displaystyle\DeltaU=-\int_{\vec{x_1}}^{\vec{x_2}}\vec{F}\cdot\mathrm{d}\vec{x}$$ $$\vec{F}$$為物體在力場中所受的力。

位能為一相對量，所以必須選定一參考位置做為基準。

所謂力學能守恆，是一系統若不受外力作功(即無能量進出該系統，包含其內部的化學反應)，其內部的動能與位能總合會維持不變。

常見系統如理想上之彈簧系統、自由落體、單擺等。

繼續閱讀→ 鉛直圓周運動（Verticalcircularmotion） 台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯 常見的圓周運動的分類可以分成兩種：鉛直圓周與水平圓周。

所謂鉛直圓周是指在同一鉛直面作圓周運動，而所謂水平圓周是指在同一水平面作圓周運動。

圓周運動當然還有其他運動的軌跡，但是太複雜的運動，對於高中生而言，沒有能力解出運動的種種性質。

鉛直圓周運動最有名的應用是單擺，就如同水平圓周運動最有名的應用是錐動擺（圓錐擺）。

鉛直圓周運動因為在同一鉛直面運動，所以是一種變速率運動，相對地，水平圓周運動因為在同一水平面運動，所以可以是一種等速率運動。

繼續閱讀→ 能量守恆簡介（IntroductioninConservationofEnergy） 國立台灣師範大學附屬高級中學物理科陳智勝老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯 能量守恆定律是物理學上的經驗定律。

它所表明的意義：在一個孤立系統（isolatedsystem）之中，隨著時間的推移，能量的總額保持不變。

這個定律是指能量只能從一種形式轉變成另一種形式，能量不能被創造或是消滅。

在封閉系統中，我們對於能量所能做的，僅僅是改變它的型態，例如將化學能轉變成動能。

繼續閱讀→ 功與能的轉換和能量守恆定律(Energy-WorkTransformationsandLawofConservationofEnergy) 國立彰化高級中學物理科劉翠鵑老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯 能量守恆定律是物理學上的一個經驗定律，說明孤立系統中的總能量不會隨時間改變，也就是說能量不會無故產生也不會憑空消失，它只能從一種形式轉變成另一種形式。

但是根據熱力學第二定律，熱能轉換成其他形式能量的過程，還須考慮能量的轉換效率。

舉例來說，當油跟氧氣反應時位能會被釋放出來，因為比起油和氧氣中的化學鍵，產物中形成新的鍵結作用更強。

過程中能量可直接轉換成電能（如燃料電池），或轉變成熱能（若油只是燃燒）。

油燃燒過程中產生熱能，熱能可以藉由推動活塞或渦輪機、發電機等裝置轉化為力學能或是電能，但是這過程必然會伴隨著熱能的散逸、廢熱的產生與機械的摩擦而使熱能不能夠百分之百的轉換。

繼續閱讀→ 行星重力位能與動能間的關聯性（AssociationofPlanetaryGravitationalPotentialEnergyandKineticEnergy） 國立台灣師範大學附屬高級中學物理科陳智勝老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯 在均勻重力場之下，重力位能為$$mgh$$，其中$$m$$ 為物體質量，$$g$$ 為重力場強度，$$h$$ 為距離零位面的高度。

但實際上$$g$$ 值會隨著距地表的距離而改變，因此物理學上重新定義重力位能的一般式為：$$-\frac{GMm}{R}$$，其中$$M$$、$$m$$ 為兩質點的質量，$$R$$ 為質點間的距離，$$G$$ 為重力常數。

該式定義兩質點相距無窮遠處的重力位能為零。

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