今後の予定 4日目 10月14日（木）班編成の確認講義（2章の続き，3章） 5日目 10月21日（木）小テスト 4日目までの内容（分子間の力の向き，エネルギーの増減）講義（3章の続き，4章）口頭報告課題発表 6日目 11月28日（木）講義（4章の続きなど）班で討論 7日目 11月 3日(木）口頭報告本日の課題：これまでの復習（小テスト準備，提出不要） i-sysの課題４（3章途中までへの質問・感想） 1 ポテンシャルエネルギーの増減は何によって決まるのか？ポテンシャルエネルギーと力の関係は？ • ポテンシャルエネルギー → 運動エネルギーに変換可能. • 力 → 物体を加速できる. → 運動エネルギーを増加させることができる． 2 問題１磁石にスチール缶をくっつけたときと離したときで，どちらが磁力のポテンシャルエネルギーが大きいか. 1. くっつけたときの方が大きい 2. 離したときの方が大きい 3. どちらも同じ． 3 問題２磁石のN極にもうひとつの磁石のN極をくっつけたときと離したときで，どちらが磁力のポテンシャルエネルギーが大きいか. 1. くっつけたときの方が大きい 2. 離したときの方が大きい 3. どちらも同じ． 4 ポテンシャルエネルギーの大小の見分け方 • 運動エネルギーが発生したら，その分ポテンシャルエネルギーは減っている．（エネルギー保存の法則より） • 他からエネルギーを加えて実現できる状態はポテンシャルエネルギーが大きい．（エネルギー保存の法則より） 5 よくある間違い • 磁石に近い方が力が強いので，ポテンシャルエネルギーも大きいだろう．力とポテンシャルエネルギーは違う！ 6 落下・上昇にともなう重力ポテンシャルエネルギー変化重力力に従って移動 → EP減少力に逆らって移動 → EP増加 P32 図２－５ポテンシャルエネルギーと力の関係は？ dE P  F dr 7 微分とは？ 8 微分記号の d は変化量（増加量） D が無限に小さいということ． dr Dr r2  r1 v   dt Dt t2  t1 dr Dr は瞬間の速さは平均の速さ dt Dt 9 力に逆らって移動 dEP DEP   F dr Dr DEP   FDr • 移動方向をプラスに取ると，移動距離Dr ＝プラス力F ＝マイナスポテンシャルエネルギーの増加量DEP ＝マイナスよって，Fの前にマイナスがつく．力 • Fが同じなら， Dr が大きいほど， DEP は大きくなる • Drが同じなら， Fが大きいほど， DEPは大きくなる． 10 微分は傾き！ y Dy Dy Dx Dx x P34 図２－７ 11 ポテンシャルエネルギーと力の関係 F：正の大きな値 EP F：正の小さな値 EP 傾き：負の大きな値傾き：負の小さな値 r r F=0 EP 傾き＝０ r dE P  F dr F=0 EP 傾き＝０ r 力とエネルギーは違う！ 12 ポテンシャルエネルギーと力の関係 F=0 F：正の値 F：正の値 EP F=0 r dE P  F dr 力とエネルギーは違う！ 13 （１）２つの電子間の距離と静電ポテンシャルエネルギーの関係をグラフにせよ．（２）２つのAr分子間の距離と分子間力によるポテンシャルエネルギーの関係をグラフにせよ．ただし，模式的なグラフでよい．また，粒子間の距離rが無限大の時のポテンシャルエネルギーをゼロとする． 14 分子間距離とポテンシャルエネルギー EP r = ∞のとき Ep=0 0 r dE P  F dr P35 図２－８ Epはマイナスになってもよい． 15 「ポテンシャルエネルギー」があるところに「力」あり様々なポテンシャルエネルギー • • • • • 重力ポテンシャルエネルギー静電ポテンシャルエネルギー磁力によるポテンシャルエネルギーバネの弾性エネルギー分子間力によるポテンシャルエネルギーなどなど 16 磁石どうしがくっつくときのエネルギー変化 N S N S 磁力によるポテンシャルエネルギー磁力によるポテンシャルエネルギー減重力によるポテンシャルエネルギー微増運動エネルギー運動エネルギー熱エネルギー熱エネルギー 17 ガウスライフル鉄球磁石球２状態 A 磁石球１重力ポテンシャルエネルギー状態 B 運動エネルギー状態 C 運動エネルギー磁力のポテンシャルエネルギー磁石球どうしには強い引力がはたらいている．磁石球と鉄球の間には弱い引力がはたらいている． 18