力與壓力

6 ． 1 力與平衡實驗6．1-1力的測量實驗6．1-2力的平衡與合力

6 ． 2 摩擦力 實驗6． 2 摩擦力6 ． 3 壓力實驗 6 ． 3 液體壓力的特性6 ． 4 大氣壓力6 ． 5 浮力實驗 6 ． 5 阿基米德原理

＊ 重點整理 ＊ 科普閱讀Up ＊ 紀錄簿習題

前言 1/2

2

拔河的人使勁拉繩想要獲勝時，力是怎樣作用的？當繩子受到拉力時，會發生一些變化，例如被拉緊、拉長或移動。當繩子往一方移動或僵持不動時，繩子兩邊的力有什麼樣的關係？

Robert Clemens

前言 2/2

到游泳池或海邊戲水時，你是否覺得在水中身體的重量似乎減輕了許多？為什麼在水中身體會感覺較輕？身體在水中的浮、沉，又是受到什麼因素的影響？

3pang yu liu

教學流程

力與壓力6 ． 1

4

力的種類

5

超距力Tess Watson

力的種類

6

toffehoff

接觸力

力的種類－超距力

7

塑膠髮梳摩擦後具靜電力 Dub地球引力 Reisio

磁力 ( 排斥力 )

地球引力、靜電力、磁力地球引力、靜電力、磁力地球引力、靜電力、磁力

力的種類－超距力

8

使氣球升空的浮力Wonderlane

摩擦力

浮力、摩擦力、扭力、彈力浮力、摩擦力、扭力、彈力

力的種類－超距力

9

扭乾溼毛巾的扭力 恢復力（又稱為彈力）彈簧伸縮時的彈性

浮力、摩擦力、扭力、彈力浮力、摩擦力、扭力、彈力

力的效應

10

力的效應 2/3

11

使橡皮筋伸長、彈簧伸縮、鐵絲折彎、毛巾扭曲等。

透過觀察，看見力對物體產生的影響

MAURO CATEB

力的效應 2/3

12

使橡皮筋伸長、彈簧伸縮、鐵絲折彎、毛巾扭曲等。

推動物體，使物體的運動方向或快慢產生改變等

透過觀察，看見力對物體產生的影響

Heisenberg Media

因地震而使地表裂開或隆起，也是因為力的作用所產生的效應。

力的效應 3/3

13

動腦時間原住民獵人聚精會神的瞄準、射箭，希望能命中靶心，在比賽中取得好成績。請問在瞄準與射箭的過程中，弓與箭分別發生了哪些力的效應？

14

用力拉緊弓時，會使其產生形變；當箭被射出時，其運動狀態會由靜止變為向外飛出。

ANSANS

例題

下列哪些物體因受力的作用而不斷改變運動狀態？ (A) 漸漸變慢的腳踏車(B) 綁在塑膠袋口的橡皮筋(C) 被壓扁的皮球(D) 自樹上加速落下的蘋果(E) 掛了砝碼且靜止不動的彈簧。

15

6-1

例題解： (A)、 (D)

(A) 漸漸變慢的腳踏車、(D) 自樹上加速落下的蘋果，是物體的運動速度產生改變。其他是物體發生形狀或大小的改變。

16

6-1 詳解

力的單位

17

物體在地球上所受的地球吸引力，就是我們平常所謂的物體重量，又稱為重力。。

力的單位 1/2

18

Alessio Maffeis

重力

生活中常用公克重 (gw) 與公斤重 (kgw)作為力的單位。

力的單位 2/2

19

1g

1kg

1gw 1

kgw

質量 1 公克與 1 公斤的物體，在地球上某一地點受到的重力大小，即分別定義為 1 公克重與 1 公斤重。因為 1 公斤重等於 1000公克重，所以公斤重又稱為千克重。

力的測量

20

要如何測量力的大小呢？當物體受力時，作用的力越大，力的效應越明顯。例如越用力拉橡皮筋，橡皮筋會伸得越長。所以利用物體形狀或大小改變的程度，可以測量力的大小。

力的效應與測量 1/2

21Justin Jensen

彈簧彈性佳、受力後的長度具明顯且規律的改變，是測量力的理想工具。

力的效應與測量 2/2

22

伸長量

受力前 受力後

力的測量實驗

23

外力越大，伸長量也跟著越大。當移除外力後，彈簧仍可恢復原狀，不發生永久變形。在此條件下所能承受的最大外力稱為彈性限度。

力的測量實驗 1/5

24

伸長量

彈性限度外力

原長

伸長量

彈性限度外力

彈簧若受力超過彈性限度，則會產生永久變形，而無法恢復原狀。

力的測量實驗 2/5

25

原長

當作用於彈簧上的力在彈性限度內、且彈簧伸長量不是很大時，作用在彈簧上的力F 和彈簧伸長量∆ X 的比值為定值。

力的測量實驗 3/5

26

＋１

＋１

∆ X 相等

作用在彈簧上的力 F 和彈簧伸長量∆ X 的比值為一個定值，此關係稱為虎克定律，可以用下列式子來表示：

力的測量實驗 4/5

27

作用在彈簧上的力 F1 　 作用在彈簧上的力 F2

彈簧的伸長量 ΔX1 　 彈簧的伸長量 ΔX2

＝　　　　　　　　　＝定值

彈簧在適用虎克定律的伸縮量範圍內可重複使用，因此常作為測量力大小的工具，例如磅秤和彈簧秤。

力的測量實驗 5/5

28

例題6-2

29

小明測量彈簧全長和外力的關係，所得數據如附表所示，試問下列敘述何者正確？

　

(A) 如以外力為橫坐標、彈簧全長為縱坐標繪 製實驗曲線，則此曲線會經過原點(B) 彈簧的全長和外力的大小成正比(C) 當外力為 5 公克重時，彈簧全長為 10.2 公分(D) 不施加外力時，彈簧的原長為 8 公分。

外力 (gw) 2 4 6 8 10

彈簧全長(cm)

9 10 11 12 13

例題6-2 詳解 1/2

解： (D) ，由表中數據可知，彈簧受力增加 2 公克重時，會伸長 1 公分，故彈簧原長應 9cm－ 1cm＝ 8cm 。

30

外力 (gw) 2 4 6 8 10

彈簧全長 (cm) 9 10 11 12 13

例題6-2 詳解 2/2

31

(A) 當外力為 0 時，彈簧長度不會為 0 ，故實驗曲線不會經過原點

(B) 彈簧的伸長量和外力的大小成正比(C) 當外力為 5 公克 重時，彈簧應 伸長 2.5 公分， 此時全長應為 10.5 公分。

力的三要素

32

力的效應會隨著力的大小、方向和作用點不同而改變，以圖示表達一個力時，通常可用一帶有箭頭的線段來表示。

力的三要素 1/2

33

箭頭代表力的方向

線段長度代表力的大小代表力的作用點

線段兩端無限延長後所得的直線，稱為力的 作用線

例如大小為 30 公克重的力向右作用在甲物體上，如果以 2 公分代表 10 公克重，則可用長度 6 公分、箭頭向右的線段來表示作用在甲物體上的力。

力的三要素 2/2

34

力的大小F ＝ 30 gw

作用線力的方向甲 作用點

動腦時間小宇正在整理書桌桌面，他將一個收納盒向左推，用了 50公克重的力，請以圖示畫出該收納盒的受力情形。

35

作用點 力的方向

力的大小作用線

F=50gwANSANS

力的合成與平衡

36

生活中常有多個力同時作用在一個物體上的情形，例如拔河時雙方用力拉住繩子。當一個物體同時受到多個力作用時，這些力產生的效果將會如何呢？

力的合成與平衡 1/2

37

力的平衡：兩個或多個力同時作用在一個物體上，且該物 體 的 形 狀和運 動 狀 態皆不再產生任何改變。

力的合成與平衡 2/2

38

物體靜止不動表示這些力恰達到平衡，此時物體處於平衡狀態。

力的平衡與合力的實驗

39

甲、乙兩力同時拉一個靜止的物體，物體卻仍然保持不動，可知甲和乙兩力達成平衡，此時兩力必大小相等、方向相反，而且沿著同一直線作用。

兩力的平衡 1/2

40

甲 乙

金屬環

例如甲力為 30 公克重向左，乙力必為30 公克重向右。

兩力的平衡 2/2

41

30 gw 30 gw

當甲力和乙力可改用一個丙力來代表，且對物體的移動會產生相同的效果時，則稱丙力為甲、乙兩力的合力，以下分兩種情形來說明：甲、乙兩力同向甲、乙兩力反向

合力 1/5

42

當甲和乙兩力同向時：甲、乙兩力的合力將如丙力所示。

此時丙力＝甲力＋乙力，且方向相同。

合力 2/5

43

＝＝

例如甲力為 20 公克重向右，乙力為 10公克重向右，則丙力為 30 公克重向右。

合力 3/5

44

甲 甲 20 gw乙 乙 10 gw

丙丙 30 gw

當甲和乙兩力反向，且甲力大於乙力時：甲和乙兩力的合力將丙力所示。

此時丙力＝甲力－乙力，且與甲力同向。

合力 4/5

45

乙乙 甲甲

丙丙＝＝

例如甲力為 40 公克重向右，乙力為 10公克重向左，則丙力為 30 公克重向右。

合力 5/5

46

10 gw 乙乙 甲 甲 40 gw

丙 丙 30 gw＝＝

若甲力和乙力方向相反，但大小相等，則對物體的運動狀態不會有影響，即此兩力的合力等於零，達成力的平衡。

力的平衡 1/4

47

平衡狀態

乙 20 gw20 gw 甲

大小相等

方向相反作用於同

一條直線上

乙、丙兩力同向，可相加成一個合力。金屬環靜止不動，表示甲彈簧秤的拉力和乙、丙彈簧秤的合力處於平衡狀態。

甲彈簧秤讀數＝乙、丙彈簧秤讀數之和。

力的平衡 2/4

48

甲 乙 丙細線

如圖，木塊只受丁彈簧秤的拉力及地球施予木塊的引力。木塊靜止不動，兩力處於平衡狀態。由力的平衡條件，彈簧秤的讀數必等於木塊受到的重力。

力的平衡 3/4

49

附掛鉤的木塊

丁

拉力重力

一個重量為 W 的物體靜置於水平桌面上時，由於該物體處於靜止狀態，故其所受合力為零。若該物體只受地球引力及桌面的支撐力時，支撐力F 的大小必等於引力的大小 W ，方向為鉛直向上。

力的平衡 4/4

50

重力 W

支撐力 F

F ＝ W

例題6-3 (1)

(1) 有 一顆氣 球 重 量 為 2公克重，今受空氣的向上 作 用 力 5 公 克 重 而垂直向上飄，此時氣球所受的合力為何？

51

向上作用力 5 gw

重量 2 gw

(A)3 公 克 重 向 上(B)3 公 克 重 向 下(C)5 公 克 重 向 上(D)7 公 克 重 向 上 。

例題6-3 (1) 詳解

52

(1) 解： (A)。合力等於空氣向上的作用力減去氣球重量，即5gw－ 2gw＝ 3gw ，方向向上。

例題6-3 (2)

(2) 承上題，如果用一條繩 子將氣球拉住，使其不 會向上飄，則繩子對氣 球的拉力及方向為何？

53

例題6-3 (2) 詳解

54

3 gw

3 gw

(2) 繩子對氣球的拉力，必 與氣球原本所受之合力 大小相等、方向相反，

且作用於同一直線上，

故此拉力必為 3 公克重 向下。

55