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國中自然・互動教材

力與運動實驗室

小車正在向前,不代表它一定受到向前的合力。先判斷受力,再讓小車跑起來,用運動圖表檢查你的推理。

牛頓第二運動定律受力圖位置—時間圖速度—時間圖摩擦力

水平小車工作台

水平軌道上的小車與受力箭頭尚未開始實驗。
時間 t— s模擬經過時間
位置 x— m起點右方為正
速度 v— m/s方向包含在正負號
合力 Fnet— N水平力的向量和
加速度 a— m/s²a = Fnet ÷ m

讓兩張圖跟著小車一起走

斜率是關鍵:位置—時間圖的斜率代表速度;速度—時間圖的斜率代表加速度。

位置—時間圖(x–t)

速度—時間圖(v–t)

從受力到運動

完成一次操作後,這裡會依目前條件解釋結果。

01畫受力圖
02求水平合力
03用 F=ma
04讀運動圖
05比較紀錄

有速度 ≠ 有合力

物體可以在合力為零時保持等速度。合力決定的是速度如何改變,不是物體有沒有速度。

同樣的力推誰較快?

合力相同時,質量較小的物體加速度較大。把質量加倍,加速度會變成原來的一半。

有施力為何不動?

靜摩擦力會依需要調整,直到最大值。施力超過門檻後,物體才開始滑動。

引導任務

按一下套用條件;每次操作後把結果加入紀錄比較。

比較方法任務一與任務二的施力相同,只改變質量;比較兩次加速度。

實驗紀錄

建議在相同時間點加入紀錄,才適合直接比較位置和速度。

#質量施力表面時間位置速度合力加速度
尚無紀錄。先完成一次操作。

學習檢核

重點不是背公式,而是分清楚力、速度和加速度。

1. 小車向右等速度前進時,水平合力是多少?
2. 合力保持 6 N,質量由 2 kg 變成 4 kg,加速度如何改變?
3. 對靜止小車施力後仍不動,最合理的解釋是?

怎麼用這份教材

適用:國中 · 力學(各校版本進度可能不同) 建議:15–20 分鐘

先備:速度、方向。學習目標:能透過操作說明控制變因、牛頓第二定律。

教師引導:先讓學生直接操作並留下第一筆觀察。接著只改一個條件、加入第二筆紀錄,再請學生引用數據解釋差異。

常見迷思:向右移動不代表合力向右;合力決定加速度,與當下速度要分開判讀。 模型的理想條件請對照本頁教師提示。

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