狐狸貓以及小數蛙今天相約去打保齡球

打了幾局之後

小數蛙　自己打好無聊喔！

要不然我們來比賽　三戰兩勝

來啊！誰怕誰

我跟你講　我認真起來連我自己都怕

好　那為了讓你拿出真本領

等等輸的人　要被贏的人用橡皮筋彈　你敢不敢接受？

好啊！反正我原本就比你強　沒在怕的～

於是　狐狸貓手上拿著的一顆比較重的

小數蛙則挑了一顆比較輕的

兩人都擺出了十足的氣勢　說時遲　那時快

兩者幾乎在同一時間分別都丟出正中直球

丟出去的保齡球剛好都以差不多的速率運動

最後也以同樣的速率撞到率保齡球瓶

結果是小數蛙輸了　小數蛙的保齡球瓶只有倒了一些

但是狐狸貓的保齡球瓶全都倒了

怎麼會！我最自信的一球！

明明我們球撞倒球瓶時的速率都是一樣的！

而且撞擊時的角度位置也相同

怎麼會是你全倒　而我沒有全倒啊？

真相永遠只有一個

你一定是收買了保齡球館的工作人員

讓他們幫你動了手腳對吧！

痛痛痛～

你的小劇場也該結束了吧？

我才沒有動什麼手腳　只不過我選的是比較重的保齡球而已

保齡球帶有的能量越多

越有機會撞倒更多的保齡球瓶

而在運動的情況下　保齡球所帶的能量我們稱為動能

動能是物體因為運動而具有的能量

具有動能的保齡球　能藉由碰撞過程對保齡球瓶做功

將動能傳遞給保齡球瓶　讓保齡球瓶增加動能

經過碰撞獲得動能　而開始移動的保齡球瓶

就會不穩　倒下

所以從剛剛的比賽結果　當速率相同時

質量越大的保齡球

有更大機率撞倒比較多的球瓶

傳遞更多動能給保齡球瓶

反之　輕的保齡球擁有比較少的動能

所以我們可以知道動能跟物體的質量有關

好吧　算你贏　畢竟聰明也是實力的一部分

但是下一場比賽我也要用同樣質量的保齡球比賽

好啊　我要讓你輸得心服口服！

這次小數蛙學狐狸貓選了一樣質量的保齡球

都丟出相同的球路與擊瓶位置

但是　狐狸貓丟出的球速比小數蛙還要快上了一些

看到我的保齡球速率比你的快

我就知道我贏定了

胡說　你怎麼知道　結果還沒出來呢！

結果依然小數蛙輸了　狐狸貓的保齡球再次打出了一個全倒

而小數蛙的保齡球才撞倒了一些球瓶

真相只有一個

那就是你作弊　你的球是不是有什麼不一樣

對不對？要不然怎麼會提前知道你贏的？

記得嗎？那是因為我們剛剛介紹的動能

跟物體的運動速率有關

從這一次的比賽結果　當質量相同時

速率大的保齡球可以撞倒比較多的球瓶

這也意味著他擁有著比較多的動能

提供更多動能給更多的保齡球瓶

反之　速率慢的保齡球擁有比較少的動能

科學家們反覆做了實驗　驗證數據間的關係後

發現物體的動能與質量、速率的關係式

可以表示如下

動能等於二分之一乘以質量再乘以速率的平方

利用這個公式　我們也可以得出小數蛙和狐狸貓前兩次比賽的結論

回想第一場比賽　雖然保齡球碰撞時的速率一樣

所以從關係式可知

質量越大動能越大

而且質量與動能成正比關係

而第二場比賽中　雖然保齡球的質量相同

但是從關係式可知

速率越快　動能越大

而且速率平方與動能成正比

所以狐狸貓才會知道他贏定了

我已經連贏兩局了

你是不是該受懲罰了啊！

還沒　我三場都要比完

至少也要贏你一場

小數蛙連忙又去拿了一顆保齡球　結果一不小心沒有拿穩

保齡球快速落下砸到自己的腳

你沒事吧！還好嗎？

被保齡球砸到怎麼那麼痛啊！

我記得你剛剛不是說物體運動需要提供能量嗎？

那保齡球掉落到地上的速率怎麼這麼快

明明剛剛在我手上的時候是靜止的啊？

這些動能是哪裡來的？

物體靜止時　有一種跟所在高度有關的能量

叫做重力位能

從名字來看　可推論得知他與重力有關

所以自然也和物體的重量有關

小數蛙　我現在要你跟我想像第一個實驗

如果今天我拿一顆保齡球與乒乓球

讓他們落下並撞擊地面的沙坑

你覺得誰在沙坑上造成的撞擊凹洞會比較大呢？

當然是保齡球啊　因為保齡球比較重！

那再想像第二個實驗

如果今天都是保齡球　但是一個我舉得比較高

另一個舉得比較低呢？

簡單啊　比較高的

其實這兩個實驗結果　都跟重力位能有關係喔！

重力位能公式為U=mgh

重力位能等於質量

乘以重力加速度乘以高度

在第一次實驗中　高度一樣

所以根據公式

你會發現質量越大　重力位能也會越大

而在第二次實驗中　變成質量一樣

所以根據公式

你會發現高度越高　重力位能也會越大

重力位能跟質量以及高度都成正比

跟小數蛙你的預測一樣喔

好吧！我願賭服輸　要處罰就來吧！

看你這麼可憐的樣子　不然這樣

現在考你一個問題　如果你答對問題　就放過你吧

我們用手拉長橡皮筋的這個過程

會讓橡皮筋的形狀產生變化　稱為形變

這種因為形變所蓄積的能量

我們叫做彈力位能

一般物質並不太容易產生形變

所以也比較難累積這種彈力位能

而彈性物質例如橡皮筋彈簧這種材料

比較容易產生形變，所以容易累積彈力位能

而彈力位能跟形變量會有以下關係

當形變量小時　彈力位能小

當形變量大時　彈力位能大

那現在就來考考你

我拉長橡皮筋　最後射出過程能量是如何轉換的　你知道嗎？

螢幕前的你可以幫幫小數蛙　讓他免受懲罰嗎？

找出下列較為正確的答案

在手放開橡皮筋的同時

橡皮筋從形變量大的狀態變成形變量小的狀態

彈力位能由大到小

其能量變化可轉換成動能

讓橡皮筋向前運動

原來一個橡皮筋也是有大學問在這裏面的

狐狸貓你可以借我一下橡皮筋嗎？我想要研究一下

你幹嘛啊～

明明贏的是我　你怎麼可以射我！

你懂太多知識了　這樣也算作弊

我要代替月亮懲罰你！

你真的是賴皮鬼　小數蛙你給我過來

最後我們來整理一下今天的重點

一個正在運動的物體

他的動能會是二分之一乘以質量乘以速率的平方

從這個公式我們也可以知道越重的物體且運動的越快的物體

擁有的動能比較多

而重力位能則是物體的質量

乘以重力加速度乘以高度

物體所處位置越高、質量越大

他的重力位能就越大

而最後　彈力位能跟形變量有關

如果這個物體是彈性物質

則變形的越嚴重　他的彈力位能越大