功和能
约 10 分钟
物理说的「功」很挑剔
公式 W = F × s:功 = 力 × 沿力的方向移动的距离。白话:光使劲不算功,东西得动起来。你举着书包站十分钟,累得发抖,物理上做的功却是零——书包没移动。
算一算
把 10 牛的水桶匀速提高 1 米,做功 = 10 × 1 = 10 焦耳。焦耳(J)是功和能的单位:一个苹果(约 1 牛重)抬高 1 米,大约就是 1 焦耳。
功率:比「做得快」
P = W / t,功率 = 功 ÷ 时间。两个人都把砖头搬上三楼,做的功一样,但用 1 分钟的比用 10 分钟的功率大 10 倍。家电上标的「瓦」(W)就是功率:1000 瓦的电热水壶,每秒耗电做功 1000 焦耳。
能量:做功的「本钱」
- 动能:运动就有。质量大、速度快,动能就大——所以限速保安全:速度翻倍,动能变 4 倍。
- 势能:举高的、压紧的弹簧都存着势能。过山车从最高点俯冲,势能不断变动能,越冲越快。
- 能量守恒:能量不会凭空产生或消失,只会转化。刹车时动能变成刹车片的热能,所以长下坡刹车会发烫。
常见误区
「能量用光了」其实是「转化成没法用的形式了」——比如摩擦生热散到空气里。总量一分没少。
练一练:估算你每天从一楼爬到四楼(约 9 米高)做多少功(体重 × 9 × 9.8),和家长对答案。
小纸条
估算自己爬一层楼(约 3 米)做多少功
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