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3.2 動能、位能與能量守恆 - 自學資料

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🎯 學習目標

• 理解動能的定義及影響動能大小的因素
• 掌握重力位能與彈性位能的基本概念
• 認識力學能守恆定律及其應用原理
• 能分析日常生活中能量轉換的實例 </aside>

📝 動能的定義與影響因素

🔍 重力位能的來源與應用

🌀 彈性位能的形成與釋放

⚖️ 力學能守恆定律的應用

✏️ 互動測驗

測驗說明

檢測一下你對動能、位能與能量守恆的理解！在紙上寫下你的答案，然後點擊看正確解答。

• 問題1：兩個相同質量的球，一個以 2m/s 的速度運動，另一個以 4m/s 的速度運動，兩者動能之比為何？
• 問題2：下列哪種情況下，物體的重力位能會增加？
• 問題3：關於彈性位能，下列敘述何者正確？
• 問題4：一個物體從高處自由落下，若不考慮空氣阻力，下列敘述何者正確？

🎨 動手實驗

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**活動說明：**自製單擺能量轉換觀察器

**材料：**繩子、小重物（如鉛球或大珠子）、剪刀、膠帶、碼錶

步驟：

• 將繩子一端繫上重物，另一端固定在高處（如門框）
• 調整繩子長度約50-100公分
• 標記擺動的最高點和最低點位置
• 將重物拉至與水平面成約30度角的位置
• 放開重物，觀察它的擺動
• 使用碼錶測量10次完整擺動所需的時間

觀察記錄：

• 在單擺擺動過程中，重物在哪個位置速度最快？最慢？
• 在什麼位置重力位能最大？動能最大？
• 計算單擺的週期（總時間÷10）
• 觀察擺動幅度是否逐漸減小？為什麼？

**進階挑戰：**嘗試改變繩子長度或重物質量，觀察這些因素如何影響擺動週期和能量轉換。你也可以嘗試在不同高度放開重物，觀察初始位能對擺動的影響。

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📋 學習總結

我學到了什麼？

• 動能是物體因運動而具有的能量，與質量成正比，與速度的平方成正比