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力與運動 1
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▲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
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▲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
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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
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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
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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
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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
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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
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伸長形變 拉長橡皮筋 彈簧秤（內部的彈簧） 彈弓 擴胸器 9
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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
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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
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扭轉形變 迴紋針 雙手把濕衣服擰乾 12
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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力的圖示 水平向右施力力的圖示 19
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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 4.2 3 4 5 6 78 7.0 8.8 10.6 12.414.2 16.0 2.8 4.6 6.48.210.011.8 28
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砝碼數量（個） 29
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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
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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
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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
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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
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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
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虎克定律練習 砝碼個數 24579 彈簧長度 ( 公分 ) ?12@16.5# 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。 (16.5-12)÷3=1.5 表示每掛一個砝碼彈簧會增長 1.5 公分。 彈簧原長 12-1.5x4=6( 公分 ) ?=6+1.5x2=9( 公分 ) @=6+1.5x5=13.5( 公分 ) #=6+1.5x9=19.5( 公分 ) 35
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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
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