小數蛙約狐狸貓到公園練習溜冰

一番練習後

小數蛙越來越熟練

溜冰的速度也不斷加快

沒想到太過得意的小數蛙

一不小心竟然跌倒了

幸好小數蛙事先有遵守溜冰場的要求

穿戴齊全的護具

所以沒有受傷

只是小數蛙的安全帽吸收撞擊時的能量

產生裂痕

看來是不能繼續使用了

小數蛙環顧公園四周

發現其他的設施都沒有要求穿戴護具

除了溜冰

難道其他的運動過程　不會有能量變化嗎？

我們在前面的課程學習過

能量有很多不同的形式

透過作功

能量可以互相轉換

因為能量可以轉移至物體儲存

或是從物體轉移出來

都是能量轉移的過程

就像銀行的現金進出

我們可以把錢存進戶頭裡

或是把錢從戶頭提領出來

我們如果不對靜止的鞦韆施力

或鞦韆受力後合力為零

根據牛頓第一運動定律

鞦韆會維持靜止不動

反之

若對鞦韆施力作功

讓鞦韆往後升高後

此能量會先儲存起來

鞦韆到達高處之後輕輕放手

此時

重力下拉使鞦韆落回低處

過程中釋放儲存的能量

轉換為運動的能量

打羽毛球也是類似的道理

選手透過球拍對球施力

作正功

將能量轉移至羽毛球

以改變球的高度、

速度

之後

再將儲存的能量

轉換為落下時移動的能量

玩溜滑梯

也要先作功爬上樓梯

獲得高度上升時儲存的能量

到了最高點

再運用下滑力順著溜滑梯到達底部

這也是能量轉換的過程

不過

當我們吊單槓

保持靜止時

我們施力　但位置沒有改變

此時不容易觀察到能量的變化

上面的測驗你答對了嗎？

其他的能量形式還有熱能

光能

電能

和化學能等

均可以透過作功互相進行轉換

可以說能量的轉換

為我們的生活帶來許多便利性與可能性

同學們

我們來挑戰思考更多能量轉換的應用吧！

等速滑動中的滑冰選手

雖然具有移動的能量

但等速運動代表選手加速度為零

所受的合力為零

合力作功也是零

不會持續有能量增加

打撞球時

我們會將球桿往後拉

形成對球桿施力作功的距離

並將球桿推出

擊球的瞬間

將我們對球桿作功給的能量

藉由球桿轉移能量到球上

造成球的移動

行駛的汽車具有移動的能量

為了將汽車停下

剎車會將部分的能量

轉換為剎車系統的熱能

運用剎車系統提供剎車力

以減慢車輛移動速度

藉此不斷降低移動時的能量

能量多數轉換為熱能散失

最後讓車輛停止

所以這兩個例子都產生能量轉換的現象

然而不管能量如何轉換

都必須遵守能量守恆定律

也就是能量的總和不變

能量不能無中生有

也不會憑空消失

在現實生活中

能量的轉換效率

大多無法達到百分之一百

這不是因為部分的能量

在轉換的過程中消失了

通常是轉變為熱能散失了

比如

在U型板上練習滑板

理想狀況中

我們滑下的時候

以重力作功

將儲存的能量釋放出來

轉換為移動的能量

便可以帶著我們

到另外一個頂端

若此過程無能量損耗

便可以不斷來回

事實卻不然

真實生活中

U型板與滑板間仍具有摩擦力

在滑板移動的過程中

摩擦力同時也在作功

產生熱能

會消耗原本儲存的能量

如果沒有再額外對滑板提供能量

我們在U型板的移動

最終將會靜止

總結來說

現實中

滑板在U型板上的運動過程

若將高度位置所具有的能量

以及移動時的能量

再加上摩擦力產生的熱能

其能量總和不會改變

是符合能量守恆定律的

同學們

我們來挑戰更多

能量轉移

與摩擦力作功的案例吧！

狐狸貓和小數蛙

將今天學到的知識

做了一個重點整理：

對於物體施力作功時

能量可轉移至物體

或由物體轉移出去

能量形式

有熱能

光能

電能

和化學能等

彼此可以透過作功進行轉換

所有能量轉換的過程中

能量不會無中生有

也不會憑空消失

能量總和保持不變

稱為「能量守恆定律」

最後

和狐狸貓與小數蛙一起來腦力激盪吧！

也可以先想一想

再與同學和老師一起討論喔！

在潺潺溪流中

佇立著一架水車

試問：

水車可以不停的轉動

從能量的角度來說

該如何解釋呢？