力與運動 1

▲用腳踩鋁罐 2 力的作用 1-1 力對物體的影響 我們在運動、遊戲、做各種動作時， 都會用力。你怎麼知道用「力」了？說 一說，物體受力時，會有什麼現象？ ▲用手拉橡皮筋 物體受力時，形狀或運動狀態可能會改變。 橡皮筋形狀改變 鋁罐形狀改變

▲用手提水桶 ▲用手推球▲ 用手推牆壁 拉力改變水桶位置推力改變球的位置人力無法推動牆壁 3

1. 力可以使物體的形狀發生哪些變化？ 2. 物體受力時，運動的情形有什麼不同？ 3. 物體移動的方向和施力的方向一樣嗎？ 例如用力把橡皮筋拉長、飲料罐踩扁、把球壓 扁、把餅乾折斷等。 物體受力時，可能由靜止開始運動，也可能加 快或減慢速度，或由運動狀態停止下來。 若物體原為靜止狀態，則受力時，移動方向會 和施力方向相同。 4

生活中的力 一、力的效應 1 、產生形變 2 、運動狀態的改變 – 因力的作用造成物體的形狀改變。 – 利用形狀改變的程度，可以量測力的大小 – 因力的作用造成物體的運動狀態改變 – 因應運動狀態的改變，可量測力的大小 – 虎克定律 – 牛頓第二運動定律 5

1 、靜止的物體移動 2 、也可使物體改變形狀。 3 、物體的運動速度改變。 力會使物體： 6

力作用在物體上，可以使 物體的運動狀態改變。 靜止 → 移動 移動 → 停止 運動中 → 加速 運動中 → 減慢 7

力的作用會使物體 ─ 形狀改變 ( 形變 ) ： 伸長 伸長 壓縮 壓縮 彎曲 扭轉 彎曲 扭轉 8

伸長形變 拉長橡皮筋 彈簧秤（內部的彈簧） 彈弓 擴胸器 9

壓縮形變 彈簧床墊（內部的彈簧） 記憶床墊 自動（鉛）筆（內部的彈 簧） 10

彎曲形變 燕（長）尾夾 投石器 拉弓射箭（弓發生彎曲形變） 握力器 11

扭轉形變 迴紋針 雙手把濕衣服擰乾 12

生活中的力 二、力的區分 1 、判斷依據 2 、接觸力 – 以是否接觸到物體為判斷依據 – 可分為接觸力及非接觸力 – 需與物體互相接觸，才能產生力的效應 – 推腳踏車的推力，拉長橡皮筋的拉力 3 、非接觸力 ( 超距力 ) – 不需與物體接觸，便能產生力的效應 – 萬有引力 ( （地球引力又稱重力、太陽引力、月球引力） 、磁鐵吸引鐵粉的磁力、靜電力 ( 庫倫力 ) 有些詞中有『力』，但其實不是力；如：腦力、視力。 13

有些力必須接觸到物體，才能產 生作用，例如手拉或推動椅子時 的拉力和推力；有些力不須接觸 到物體，就可以產生作用，例如 磁鐵吸引鐵製品的磁力、地球引 力等。 ▲用手拉動椅子 ▲迴紋針被磁鐵吸起來 ▲放手後，膠泥會 往下掉。 拉力改變 椅子位置 地球引力讓膠泥掉落 磁力吸起迴紋針 14

地球引力 據說，牛頓（ Isaac Newton ，西 元 1643 ～ 1727 年）被一顆從樹上 掉下來的蘋果打到後，領悟出地 球引力的理論。地球對物體有一 種吸引的力量，即為地球引力。 這也是為什麼物體沒有支撐時， 就會往下掉的原因。我們平常所 稱的物體重量，就是物體受到地 球引力的大小，也就是物體所受 的重力。 15

1-2 怎樣測量力的大小 用力的大小不同和物體改變的情形有什麼 關係？ 有些物體受力時，形狀會改變，而且用的 力越大，形狀改變的程度越大。 16

生活中的力 三、力的描述 2 、力的單位 公斤重公克重 – 常用「公斤重」、「公克重」來作為力的單位 – 質量 1 g 的物體在地球上所受的力為 1 gw 1 、描述準則 – 打壘球時，愈用力打得也就愈遠 – 開關抽屜的方式不同 – 沿蹺蹺板不同的位置施力的結果不同 – 質量 1 kg 的物體在地球上所受的力為 1 kgw 大小 方向 作用點 17

3 、力的圖示 箭頭 – 對於力的描述，可以箭頭來表示 力的大小 箭頭的長度：力的大小 力的方向 箭頭的指向：力的方向 三、力的描述 力的作用點 箭頭的起始點：力的作用點 生活中的力 18

力的圖示 水平向右施力力的圖示 19

物體受力後的變化 ▲受力前 受力後 ▲ ▲ 1. 用身邊的物體試試看，慢慢改變用力的大 小，物體會發生什麼樣的變化？ 用手折小黃瓜，小黃瓜會斷成兩截；用手 折墊板，墊板會彎曲。 20

2. 分別對皮球和彈簧施以不同大小的力，仔 細觀察它們的形狀有什麼變化？ 對皮球施以越大的力，皮球被壓得越扁； 對彈簧施以越大的力，彈簧伸長的長度越長。 ▲力量小 ▲力量大 21

1. 上述實驗中，停止對物體用力時，哪些 物體能恢復原狀？哪些不能？ 2. 用力大小不同時，皮球和彈簧形狀改變 的程度有什麼不同？ 塑膠墊板、皮球、彈簧等具有彈性的物體，停 止受力時可以恢復原狀；小黃瓜等沒有彈性的 物體，受力時被折斷了，就無法恢復原狀。 對皮球和彈簧用的力越大，它們形狀改變的程 度就越大。 22

可以利用 停止受力 後會恢復 原狀的物 體，來測 量力的大 小。 也可以在皮球上壓重 物，觀察皮球變形的 程度。 怎樣用彈簧表 示力的大小呢？ 想一想，力的大小能測量嗎？如果能，你想用 什麼方法來測量？ 利用物體受力後形狀會改變，不受力又會恢復原 狀的特性；或利用有些物體受力後運動情形會改 變，而其改變是可以測量的，都適合用來測量力 的大小。 23

曉天的想法 我想利用彈簧來測量力的大 小，因為彈簧受力大小不同 時，伸長的長度也不同；當 它不受力時，通常又會恢復 原來的長度。 要衡量彈簧的彈力，不可 以掛過重的物品。 在彈性限度內，彈簧的伸長量和所受的力成正比‧當彈簧所受的 力超過彈性限度時，物體就無法恢復原狀。 24

彈性 物體受力時會發生形狀改變，力量消失後會 ─” 恢復原狀 ” 的性質，稱為「彈性」。如 ： 橡皮筋、彈簧 、 金屬發條 彈性物質在彈性範圍內伸長或縮短的程度， 與施力的大小成正比 。 ( 虎克定律 ) 彈性物質在受力範圍內受力太久 ， 則不易恢 復原來的形狀，稱為「彈性疲乏」。 彈性限度 25

彈簧原來的 長度 (4.2cm) 操作下列實驗，觀察彈簧的長度隨著物體（重力） 的不同，會有什麼變化？ 砝碼數量與彈簧長度的關係 1. 將尺和彈簧固定在支架上，並量出彈簧原來 的長度。 彈簧受力大小不同時，伸展的長度也不同；在彈性 範圍內，伸長或縮短的長度，與施加的力成正比。 26

2. 在彈簧底部分別掛上 3 ～ 8 個 10 克重的砝碼，測 量彈簧的長度，並記錄下來。 彈簧原來的長度 彈簧總長度為 7.0cm 彈簧總長度為 8.8cm 27

3. 依據實驗結果，畫出砝碼數量和彈簧長度 的關係圖。 每次增加砝碼前，要先取下彈簧底部的砝碼， 觀察彈簧能不能恢復原來的長度。 程曉天

砝碼數量（個） 29

1. 彈簧長度開始改變後，每增加 1 個砝碼， 彈簧伸長幾公分？ 2. 懸掛砝碼的數量與彈簧的長度有什麼關 係？ 約 1.8 公分。 懸掛的砝碼數量越多，彈簧長度越長， 具有規律性。 30

力的單位與測量 力的單位：克重 (gw) 、公斤重 (kgw) 力的測量：使用彈簧秤 力愈大形變愈大 ( 彈簧秤設計的原理 ) 習作 P.46 利用砝碼個數改變力的大小，理 論上 ( 根據虎克 ( 人名 ) 定律 ) 【彈簧伸長長度與砝 碼個數】的關係應該得到一條直線 ( 彈簧伸 長長度與砝碼個數成正比 ) ，但實驗時會有 誤差，所以五年級各組的實驗結果接近一直 線，有些是完美的直線圖。虎克 31

我想將物品掛在彈 簧底部，看看彈簧 伸長幾公分。 彈簧受力時，長度的改變有規律性，而且停止受 力後，可以恢復原來的長度。想一想，怎樣利用 彈簧的特性測量並表示力的大小？ 這和掛砝碼時的 彈簧伸長量有什 麼關係呢？ 測量的物品 不能太重喔！ 利用懸掛物品重量與彈簧伸長量之 間的規律變化，可以測量並表示力 的大小。 32

彈簧秤就是利用彈簧受力伸 長的規律性來測量力的大小， 表示物體重量的工具。 （可固定彈簧秤） 彈簧秤測量重 量的最大限度 （表示測量物的重量） （可以懸掛物品 也可以用手拉） 掛環 掛鉤 重量刻度 使用彈簧秤時，眼睛平視 刻度，測量結果才會準確！ 33

彈簧秤 使用彈簧秤前應先歸零。 歸零時應調整面板讓指標停在 ”0” 的位置。 力的單位是 gw ( 克重 ) 或 kgw ( 公斤重 ) 。 上課所使用的彈簧秤面板左側標示 ”N” ， 中文 ” 牛頓 ” ， N 是牛頓的代號，也是一種 力的單位。 34

虎克定律練習 砝碼個數 彈簧長度 ( 公分 ) 文小新利用一條彈簧在下方掛砝碼，實驗得到下 表資料；請計算推測 ? ， # 等三個資料數值。  ( )÷3=1.5 表示每掛一個砝碼彈簧會增長 1.5 公分。  彈簧原長 x4=6( 公分 )  ?=6+1.5x2=9( 公分 ) 公分 )  #=6+1.5x9=19.5( 公分 ) 35

生活中有些秤也是利用彈簧受力時，長度 會改變的原理做出來的。 你還知道哪 些測量力的 工具？ ▲體重計 ▲磅秤 ▲體重磅秤 36