什麼是力的平衡?它的條件是什麼?
🔑 參考答案
力的平衡是指物體所受的合力為零,此時物體的形狀和運動狀態不再改變;條件是兩力大小相等、方向相反、作用在同一直線上(或多力的合力為零)。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
任務簡報:拔河比賽雙方力量相等時,繩子就僵持不動——這就是「力的平衡」!你的任務是打開模擬實驗,親手找出平衡的條件。
拔河比賽時,當雙方力量相等時繩子保持不動,這就是「力的平衡」。
這一節,我們要透過模擬實驗,探究力的平衡與合成原理,並分析靜止物體的受力情況。
先把 5 個步驟讀完,再動手做!
💻 電腦版:同一個框框裡,左邊讀步驟、右邊做實驗,實驗畫面會一直陪著你。📱 手機版:先讀步驟,往下就是實驗艙。
🧑🏫 操作指導語(請依序完成)
進入模擬後,選擇「Net Force」(合力)畫面,將藍色與紅色的施力者拖曳到繩子兩側。
調整雙方施加的力量大小,觀察當雙方力量相等、方向相反時,物體(如箱子)是否保持靜止。
改變其中一方的力量大小,觀察合力不為零時物體的運動方向與加速情形。
記錄不同力量組合下的合力大小與物體的運動狀態。
思考:拔河比賽中,什麼情況下繩子會保持不動?
🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):
把剛才玩到的力量組合填進格子(寫字也可以,例如「一樣大」「往左加速」)。不知道怎麼填?按「填入範例」看看!
| 左側施力 | 右側施力 | 合力大小與方向 | 物體運動狀態 |
|---|---|---|---|
用你剛才的觀察回答四個問題。卡住了就按提示;先寫下想法(5 個字以上),才能解鎖參考答案喔!
什麼是力的平衡?它的條件是什麼?
力的平衡是指物體所受的合力為零,此時物體的形狀和運動狀態不再改變;條件是兩力大小相等、方向相反、作用在同一直線上(或多力的合力為零)。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
使用模擬工具測試不同力量組合,何時物體會保持靜止?
當左右兩側施加的力量大小相等、方向相反時,物體(箱子)會保持靜止。
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如果兩個力方向不同,要如何求出它們的合力?
若兩力方向不同,可使用平行四邊形法則或三角形法則,將兩力的向量相加求出合力。
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一本書靜止放在桌面上,它受到哪些力?這些力如何達到平衡?
書本受到向下的重力與向上的桌面支撐力,兩力大小相等、方向相反,合力為零,因此書本保持靜止。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
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還不過癮?點開下面的挑戰卡,繼續探險!
使用 PhET「Balancing Act」模擬翹翹板兩側物體的重量與位置,探究力矩平衡的原理——合力矩為零時,翹翹板保持平衡!
最後兩題,沉澱一下今天學到的東西!
這次實驗後,我對力的平衡與合成有什麼新的理解?
例如:原來靜止的物體不是「沒有受力」,而是受到的力「剛好抵消」(合力為零);也發現力有方向,合成時不能只看大小。寫出你自己的新發現就很棒!
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你認為理解力的平衡原理,對於設計穩固的建築物或橋樑有什麼幫助?
理解力的平衡原理,有助於工程師設計橋樑、建築物的支撐結構,確保各部位所受合力為零以維持穩定;同時也能應用於機械設計、體育運動的姿勢調整等領域。
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跑完一整輪了!現在回頭檢查——下面四件事你真的會了嗎?會就打勾;不太確定?點旁邊的按鈕回那一關再練一次。