能量——形式会变，总量不变

1.动能与重力势能

能量是做功的本领，单位是 J（焦耳）。运动的物体具有的能量叫动能，物体因处于高处而具有的能量叫（重力）势能。

动能与速率的平方成正比。所以速率变为2倍，动能就变为4倍。汽车开得越快，制动距离急剧增加、事故后果越严重，原因就在这里。重力势能则与质量和高度成正比。

2.能量守恒与转化

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，总量保持不变。这就是能量守恒定律。迄今为止，还没有发现违背这条定律的现象。

过山车在最高点时重力势能最大，往下冲时势能转化为动能。如果没有空气阻力和摩擦，两者之和（机械能）保持不变。实际上有一部分会转化为热和声音，所以过山车的第二个坡要建得比第一个坡低。

生活中的设备都是能量转化装置。微波炉把电能转化为电磁波，让食物中的水分子振动而发热。给手机充电时，电能以化学能的形式储存在电池里，使用时再转化为电能，变成光和声音。人则靠食物中的化学能让肌肉运动。

3.功与功率

在科学中，功是指对物体施力，并使物体沿力的方向移动。功的大小等于力乘以移动的距离，单位和能量一样是 J。提着沉重的包站着不动，手臂虽然很累，但包没有移动，所以科学意义上做的功是0。

功率是1秒内做的功，也就是做功的快慢。单位是 W（瓦特），1 W 就是1秒做1 J的功。同样一段楼梯，走上去和跑上去做的功相同，但跑上去用时短，所以功率大。

4.用电量 kWh——电费的单位

电器上标的额定功率（W）和功率是同一个概念，表示1秒内消耗多少电能。实际消耗的能量即用电量（电能），等于功率乘以使用时间。

J 在生活中是太小的单位，所以电费按 kWh（千瓦时，俗称“度”）来计算。1 kWh 是1000 W用1小时的电能，等于 1000 W × 3600 s = 3,600,000 J。电费单上的用电量就是这个 kWh。

5.热与效率

热是从温度高的地方传到温度低的地方的能量。温度表示构成物质的粒子运动得有多剧烈，而热是因温度差而传递的能量的多少，从这一点看，两者是不同的概念。

能量转化时，几乎总有一部分散失为热，而散失的热很难再收集起来利用。因此，把输入的能量中以所需形式输出的比例叫作效率。白炽灯把大部分电能变成热散出去，只有一部分变成光；LED 灯达到同样亮度所用的电功率则少得多。给手机充电时充电器和手机会发热，也是损失的能量以热的形式出来了。

冰箱和空调是把热从冷的地方搬到热的地方的装置。热不会自发地这样传递，所以要消耗电能让制冷剂循环。冰箱背后或空调外机吹出热风，是因为从内部抽出的热和机器消耗的能量一起排到了外面。