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第53章 星舰（第3页）

物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

计算公式为（E_{p}=mgh），（E_{p}）代表重力势能（J），（m）为物体质量（kg），（g）是重力加速度，在地球上（gapprox9.8Nkg），（h）是物体相对于参考平面的高度（m）。

比如，质量为（3kg）的物体在距离地面（4m）高处，它的重力势能（E_{p}=3kgtimes9.8Nkgtimes4m=117.6J）。

弹性势能

发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能叫弹性势能。

对于弹簧，弹性势能的表达式为（E_{p}=frac{1}{2}kx^{2}），（E_{p}）是弹性势能（J），（k）是弹簧的劲度系数（Nm），（x）是弹簧的形变量（m）。

若一个劲度系数为（50Nm）的弹簧被拉长了（0.2m），则弹性势能（E_{p}=frac{1}{2}times50Nmtimes（0.2m）^{2}=1J）。

###内能变化

内能变化通常通过热量传递和做功来计算，遵循热力学第一定律：（deltaU=q+w）。

（deltaU）表示内能的变化量（J），（q）表示吸收或放出的热量（J），吸热为正，放热为负；（w）表示外界对系统做的功（J），外界对系统做功为正，系统对外界做功为负。

例如，系统吸收了（100J）的热量，同时对外做功（50J），那么内能变化（deltaU=100J+（-50J）=50J）。

###电能

计算消耗的电能，公式为（w=pt=UIt）。

（w）是电能（J或kw·h，1kw·h=3.6x10^{6}J），（p）是用电器的功率（w或kw），（t）是用电时间（s或h），（U）是用电器两端电压（V），（I）是通过用电器的电流（A）。

比如，一个（1000w）的电热水壶工作（1）小时，消耗电能（w=1kwx1h=1kw·h）。

能量以多种形式存在，常见的有以下几种：

1.**机械能**

-**动能**：物体由于运动而具有的能量。

例如，行驶的汽车、奔跑的运动员都具有动能。

动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越快，动能就越大。

-**势能**：包括重力势能和弹性势能。

重力势能是物体由于被举高而具有的能量，其大小取决于物体的质量和所处的高度，如高处的石块具有重力势能。

弹性势能是物体发生弹性形变时具有的能量，像被拉伸或压缩的弹簧就具有弹性势能。

2.**内能**：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和。

一切物体都具有内能，温度升高时，分子热运动加剧，内能增加。

例如，加热水时，水的内能会升高。

3.**电能**：与电有关的能量。

通过电池、发电机等装置可以产生电能。

我们日常生活中的电灯、电视、电脑等电器都是利用电能来工作的。

电能便于传输和转化，能够方便地转化为其他形式的能量，如电能通过灯泡转化为光能和内能。

4.**光能**：由光传播而具有的能量。

太阳光是光能的重要来源，植物通过光合作用将光能转化为化学能储存起来。

光能还可以用于照明、通信（光纤通信）等。