能量与功 - 数学乐

能量与功. 作功（也叫机械功）就是力移动一个距离。

退箱子. 没有移动就没有功！ 举重 这些人在作功，因为他们在举重. 拿着杠铃 这个人作了功来举起杠铃, 能量与功   作功（也叫机械功）就是力移动一个距离。

没有移动就没有功！ 这些人在作功，因为他们在举重 这个人作了功来举起杠铃, 但现在他不是在作功，因为杠铃不在移动 这个也不在作功 这辆拖拉机在作功，因为它在托动干草捆。

相同方向！ 力和移动是沿同一个方向测量的。

功 = 力×距离×cosθ 其中θ是力和移动方向之间的角度。

所以不包括与移动成直角的力。

例子：小庄一200牛顿的力把箱子向前推了3米。

但推的角度是向上20°。

开始： 功=力×距离×cosθ 代入数值： 功 =200牛顿N×3米×cos20° 功 =200牛顿×3米×0.9397…… 功 =564牛顿米（保留最近的牛顿米） 1牛顿米是1焦耳（J），功与能量的合适单位（下面再讲）： 功=564焦耳 （如果缺了cosθ，错误的答案便是600焦耳） 这是一些角度： cos(0°)=1   cos(60°)=0.5   cos(90°)=0     W=Fd   W=Fd×0.5   W=0 所以记住： 没有移动就没有功 力与移动在同一方向 功 = 力×距离×cosθ 能量 能量是做功的能力。

能量就像储存起来的功。

当一个物体作功，它就失去能量 为一个物体作功，它就得到能量 能量以很多形式存在！ 压缩的弹簧有势能。

电池有电能。

我们可以把电能输出来做功。

燃料有化学能。

发动机可以把燃料（和氧气）转变为功来推动汽车。

榔头有机械能： 举起来时有势能（位置的能量）) 敲下时就有动能（运动的能量） 能量从一种形式转变成另一种形式，或变成热量： 热量也是一种能量。

实际上，总能量是不变的： 不能创造或消灭能量。

这叫能量守恒定律：能量转变，但总能量不变。

能量离开并从一个系统里消失。

电池用电能点亮灯泡，但电池也失去了这些能量。

我们的身体经常在失去热量。

但如果我们说："能量以热量的形式失去"，我们的意思是能量消散到周围的环境里，但并没有在宇宙里消失。

桑基图（也叫桑基能量分流图或桑基能量平衡图） "桑基图"显示能量的去处。

箭头的宽度对应能量流量的大小和目的地。

这是汽车汽油发动机的桑基图： 注意："MJ"是兆焦耳（百万焦耳）。

把所有箭头相加来确定总能量不变！ 焦耳 能量和功的基本单位是焦耳（J）： 1焦耳是1牛顿移动1米所作的功 1焦耳=1牛顿×1米 焦耳含有牛顿米的单位，即是千克米2/秒2（因为牛顿是千克米/秒2) 只有在同一个方向的力和移动才能作功，所以更准确的描述是： 当1牛顿的力使得物体移动了和力相同方向的1米距离，所作的功就是1焦耳。

例子：把0.1千克重的苹果举起1米需要多少能量？ 把0.1千克重的苹果举起，需要大约1牛顿的力和地心引力对抗： F=mg F=0.1千克×9.8米每秒2 F≈1牛顿 但拿住苹果不动并不是作功，还需要移动苹果！ 所以用1牛顿的里向同一个方向把苹果举起了1米作的功是： 功= 1牛顿×1i×cos0°  =1焦耳 究竟有多大？ 一焦耳大约是： 把0.1千克重的苹果举起1米所需要的能量 苹果跌回地上时释放的能量 把一滴水的温度加热摄氏5°所需要的能量 1瓦特电在1秒里作的功 更多： LED灯每秒大约耗电3焦耳 在静止状态的人每秒大约释放60焦耳的热量 千焦耳（kJ）是1000焦耳： 暖风机每秒大约发出2千焦耳的热量 烧一杯水来泡咖啡需要80千焦耳 兆焦耳（MJ）是1百万焦耳： 2500千克重的汽车高速行驶时的能量是1MJ 大屏幕电视机每小时大约用1MJ电 一kWh（瓦特小时）电是3.6MJ 暖风机每小时大约发出8MJ的热量 京焦耳GJ）是十亿焦耳： 每天太阳晒在屋顶的能量大约是1GJ到5GJ 每（美国）人每年在家大约用20GJ的能量 效率 效率是指有用能量对总能量功率的百分比。

效率= 有用能量 总能量 （以百分比表达） 例子：汽车里的汽油发动机使用的每100MJ（兆焦耳）能量，只有25MJ用来移动的汽车。

效率= 25MJ 100MJ =25% 总括 功是力乘以距离（同一方向！） W=Fdcosθ 能量是作功的能力 能量从一种形式转变成另一种形式，或变成热量 不能创造或消灭能量（能量守恒定律） 能量的基本单位是焦耳（J) 1焦耳=1牛顿米   物理索引 版权所有©2017MathsIsFun.com