能量到底是什么
能量(energy)简称“能”,质量的时空分布可能变化程度的度量,用来表示物理系统做功的本领。
现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系,即爱因斯坦的质能关系式:E=MC_。能量的单位与功的单位相同,在国际单位制中是焦耳(J)。在营养学中除了用焦耳(J)作为能量单位以外,有时也用卡路里(cal)作为能量单位,1卡路里约等于4.184焦耳。在原子物理学、原子核物理学、粒子物理学等领域中也用电子伏特(eV)作为能量单位,1电子伏特=1.602,18×10-19焦。在理论物理领域,也有用尔格(erg)作为能量单位的,1尔格=10-7焦。能量以多种不同的形式存在。
按照物质的不同运动形式分类,能量可分为核能、机械能、化学能、内能(热能)、电能、辐射能、光能、生物能等。这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。
各种场也具有能量。在营养学中,能量指的是食物中所含有的能被人体所吸收的化学能(生物质能),食物中的能量有时也可以称作热量,正常成年人每天消耗的能量约为8.4×106焦(8400千焦,NRV营养素参考值)。
有关能量的知识
能量是一个神秘的概念,即使能量的各种形式都可以准确地定义和测量。从最简单的层次上理解,可以认为能量是某种物质,它可以使东西行走,奔跑或者发生作用。但是,要他们区别能量需要和其他需要,如:植物需要水存活和生长,汽车需要水、汽油和轮胎,人需要睡眠等等,就有些困难。一般说来,人们可能认为能量是一种物质,类似那种可以流动和保存的物质。虽然这并不正确,但是,对于大多数人来说,这是一种可以接受的类比。尽管有关能量的学习并不能减少它的神秘色彩,能量还是一个值得弄懂的概念,因为,如果不具备某些能量概念的知识,对众多的科学现象的解释就很难理解。
有一个教学原则是:在结概念命名之前,首先应该让学生们理解这些概念,但是,能量却是例外的。孩子们在能够给能量做定义之前,已经在谈论能量了。这对他们是有益的。学生们在校外可能会碰到有关能量的概念,例如,从糖果获得“短暂能量”,或者从随手关灯体验不要“浪费能源”,虽然这些概念可能不够准确,但是,这与我们想要学生们了解有关能量的概念是一致的。
三个与能量有关的概念可能比能量概念本身更重要。其一是能量转换。所有的物理现象都包含了能量转换,或者能量从一种形式转变成另一种形式,如由辐射能变成电能,化学能变成机械能等等。其二是能量守恒。不论什么时候,能量在一个地方减少,在别测方就会增加完全相同的数量。其三是,不论何时发生能量转换,总会有些能量转变成热,扩散到周围,从而不能再用。
对于学生来说,热能本身就是一个非常难理解的概念,他们常常把热能同温度的概念混淆。为使学生们顺利地区分这些概念,需要做大量的工作。可以将热和温度的区别与质量和重量的区分、速度和加速度的区分联系起来,若仅是为提高素养,是不值得花费额外的时间来学习它们。由于散失的热能处在较低的温度下,有的学生混淆了热能和温度,就认为能量减少了。另一方面,有些学生认为,散失的热能是被消耗掉或者被用掉了,这种想法比较接近事实,在一定程度上是可以接受的。
与此相似,动能和势能的单位和公式也很难理解,由于我们在这里只要求半定量地理解问题,就不值得为它们花费太多时间了。但是,在某些可能产生运动的场合下,势能的概念仍然有用(例如:大坝里的水具有的势能,扣上扳机的捕鼠器具有的机械能,以及手电筒电池或糖分子具有的化学能)。
功(work)在物理学的特定含义常常被认为是与能相关的、有用的、甚至是很必要的概念。出于基本素养的考虑,本基准建议对功不作专业的定义。因为,它极大地混淆了普通英语中“work”的本义。用力乘以距离计算功并不是理解有关能的许多重要概念的基础。跑步会令你感到疲倦,搓手会使手温暖,从水中出来使你感到凉爽。
高中物理知识点总结:能量和能量守恒
高中物理能量和能量守恒知识点总结:
2.功率P:功率是表征力做功快慢的物理量、是标量:P=W/t。若做功快慢程度不同,上式为平均功率。
注意恒力的功率不一定恒定,如初速为零的匀加速运动,第一秒、第二秒、第三秒……内合力的平均功率之比为1:3:5……。
约束条件:1)发动机功率一定:牵引力与速度成反比,只要速度改变,牵引力F=P/v将改变,这时的运动一定是变加速运动。2)机车以恒力启动:牵引力F恒定,由P=Fv可知,若车做匀加速运动,则功率P将增加,这种过程直到P达到机车的额定功率为止(注意不是达到最大速度为止)。
3.能:自然界有多种运动形式,与不同运动形式相应的存在不同形式的能量:
机械运动--机械能;
热运动--内能;
电磁运动--电磁能;
化学运动--化学能;
生物运动--生物能;
原子及原子核运动--原子能、核能……。
动能:物体由于有机械运动速度而具有的能量Ek=mv2/2能,包括动能和势能,都是标量。
4.动能定理
研究对象:质点,数学表达公式:W=mv2/2-mv02/2。公式中W为质点受到的所有的作用力在所研究的过程中做的总功,它可以是恒力功,可以是变力功,可以是分阶段由不同的力做功累积(代数和)而得到的结果。
力对物体所做的总功量度了物体动能的变化大小
5.机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的情况下,物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
注:(1)根据守恒条件:是否只有重力或弹力做功
(2)考察状态:比较、确定不同状态的机械能,看它们是否相同(3)考察系统是否发生机械能与其它形式的能量的转化
6.功和能:功是能量转化的量度。
7.关于速度、动量、动能:速度动量动能均为描述质点运动状态的物理量,速度反映质点运动快慢和方向,是运动学量.运动速度不能描述物体所含机械运动的强弱,
8.比较力学三个核心定律牛顿定律∑F=ma(矢量式、瞬时式)动量定理∑Ft=mv-mv0(矢量式、过程式)动能定理∑W=mv2/2-mv02/2(标量式、过程式)这是研究质点运动的三条核心规律,它们的意义分别为:力是改变质点运动状态的原因;力在时间上的累积作用--∑Ft量度质点动量的变化;力在空间上的累积作用--W量度质点动能的变化。
关于能量的知识
能量是物质的另一种形式(有热能、内能、化学能、电能、磁能、核能、机械能等等),能量传播可以不需要介质,能量不会凭空产生也不会消失,只能通过力做功转换能量的形式(比如热能变成动能。。。)或者传递(打桌球市时主球把动能传给了目标球。。。),或者通过质能转换把物质转变为能量或者把能量转变为物质(e=mc^2,这个目前只在理论阶段,实际应用只有核能和正反物质湮灭)