
藉由本單元,讓我們一起探討「彈力」與「正向力」這兩種常見但又很難理解的力之性質與功能,包含「力」的來源、大小、方向、效果、及使用限制…等。
小試身手
1~6題: 以手向下壓住一個彈簧後釋放,使此彈簧彈起的過程,可分解為4個階段(如圖1~圖4所示),試判斷各個階段,此彈簧系統之受力關係,包含F 手 (手下壓之力)、Fg(重力)、N(正向力)、Fsp (彈力)。
1. 使彈簧彈起的是哪一個力?
(A) 彈力 (B) 重力 (C) 正向力
2. 承上題,第(i)瞬間,「手壓彈簧,系統靜置於桌面」時,下列何者正確?
(A) F
手
> N -F
g
(B)F
手
< N -F
g
(C) F
手
= N -F
g
3. 承上題,在第(ii)瞬間,彈簧伸展時
(A) N > F
g
(B)N < F
g
(C) N = F
g
4. 承上題,在(ii)及(iii)瞬間,彈簧系統之質心加速度方向應各為何?
(A) (ii) (iii)均向上 (B) (ii)向上、(iii)向下 (C) (ii)向下、(iii)向上 (D) (ii) (iii)均向下
5. 承上題,在第(iii)之彈升過程中,合力應
(A)向上,並保持定值 (B)向上,但逐漸減小 (C)向下,並保持定值 (D)向下,但逐漸增大 (E)保持為零
6. 承上題,在(iv)之瞬間,彈簧系統質心之速度及加速度,方向應各為何?
(A)速度向上、加速度向下(B)速度向上、加速度為0
(C)速度向上、加速度向上(D)速度=0、加速度向下(E)速度=0、加速度=0
圖5:斜坡秤重
7. 某人分別在平地上,及斜坡上秤重(如圖5),則何者較重?
(A)平地時較重 (B)斜坡時較重 (C)兩者等重 (D)不一定
8. 某人分別站在硬地板上,及毛茸茸的厚地毯上秤重,則何者較重?
(A)硬地板時較重 (B)地毯時較重 (C)兩者等重 (D)不一定
圖6:電梯內秤重
9. 某人在電梯內秤重(如圖6),則正在上升或下降的電梯,何者所秤得
較重
?
(A)上升時較重 (B)下降時較重 (C)兩者等重 (D)不一定
10. 一太空人在太空站,呈現「失重」的狀態(如圖7),已知地球半徑為6400 km,太空站距離地面的高度為350 km,則「失重」的原因是以下哪一(些)力為零?
(A) 重力 (B) 合力 (C) 向心力 (D) 正向力 (E) 重力及合力
11. 承上題,此太空人一共受到幾個外力作用?
(A) 0個 (B) 1個 (C) 2個 (D) 3個 (E) 4個