NCEA 1 级科学/物理探究与物理概念

简单的滑轮系统

简介

能量是做功的能力。它使物体运动或发生变化。物体可以同时拥有多种形式的能量，所有生物都需要能量。能量以多种不同的形式存在，并且可以从一种形式转变为另一种形式。它不是物质，不能称重，也不占空间。它是变化的原因或媒介。

有两种类型的能量

• 动能
• 势能

动能

动能是当粒子运动或物体运动时可以检测到的能量形式，它的影响是可以观察到的。这些包括

• 光能 - 光从物体上反弹进入你的眼睛，使你能够看到物体。一些化学物质和生物体，如萤火虫，可能会发出光（光源）。光能以波的形式穿梭于空间。
• 热能 - 使物质中的粒子运动得更快（粒子越热，运动越快），并散开，变得密度更低。这种密度的变化会导致热膨胀，甚至会发生状态变化。
• 电能 - 是带电电子在导体中移动时所携带的能量。必须存在电场，才能提供足够的力将电子驱动到电路中。
• 声能 - 振动的物体导致声能以波的形式穿过空气，称为声波。声波以不同的速度传播，这取决于它穿过的介质。
• 动能 - 运动物体的能量。物体具有的动能取决于物体的质量和速度。能量公式为 E_k=¹/₂mv²

势能

势能是储存的能量，只有在转化为动能时才能检测到。

• 化学势能 - 储存在食物和燃料中。当食物通过呼吸燃烧和燃料燃烧时释放出来。
• 磁势能 - 储存在磁性材料（铁、钴、镍）中，该材料已被移开磁铁。当材料向磁铁移动时释放出来。
• 重力势能 - 储存在地面以上的物体中。物体具有的重力势能取决于物体在地面以上的高度。当物体落回地面时释放出来。
• 核势能 - 储存在原子核中。当原子核裂变或与另一个原子核结合时释放出来。

能量变化

能量变化发生在

• 能量从一个物体转移到另一个物体。
• 能量转化为各种其他形式。

力学

一般来说，运动可以定义为使用另一个属性作为参考点（时间可以是最佳参考点）来改变一个特定属性。

在空间或区域（3D 或 2D）中，运动可以定义为它在位置坐标上的位置变化。

例如：一辆汽车停在离一块岩石 10 厘米的地方，但后来车主看到汽车离同一块岩石移动了 50 厘米。在这种情况下，汽车发生了运动，因为它改变了它离岩石的位置，从 10 厘米变成了 50 厘米。

电学

电路中电流的流动方向

EfieldTwoOppositePointCharges.svg 两个相反的点电荷周围的电矢量场图。红色为正，绿色为负。

从悬浮在带负电的无限平板上的点正电荷发出的电场线

电流是电荷的流动。电流的符号是“I”，单位是安培 (A)。

传统电流的方向是一个小的正电荷应该移动的方向。正电荷施加向外力，而负电荷施加向内力。如果质子能够移动，它们会向终端的负端移动。

一个库仑等于 6x10¹⁸ 个电子。一个库仑等于一个安培。可以使用电流表来测量电路中的电流。

热学

热能（也称为热能）是物质中粒子的总动能。当物体加热时，粒子会四处运动或振动得更快。

可以使用发动机（例如蒸汽机）将热能转化为机械能。

许多能量转化/传递导致一些热能被释放。例如，用锤子敲击铃铛会将锤子中的动能转化为空气中的声能，但也转化为铃铛中少量的热能。

热能不同于温度。温度大致与物质中粒子的平均能量成正比，而热能是粒子的总动能。尽管如此，我们仍然可以说温度是“物体有多热”。