力与压力11力的认识2力的测量试验1力的测量5.DOC

 5-1-1 力的認識 5-1-2 力的測量 實驗5-1 力的測量 5-1-3 力的平衡 實驗5-1 力的平衡 實驗5-3 摩擦力的性質 5-3-1 認識壓力 5-3-2 液體壓力 實驗5-4 水壓力 5-3-3 連通管和帕斯卡原理 5-3-4 大氣壓力 實驗5-5 物體在液體中所受的浮力  ─ 本節中，我將學習到 ────────────────── 力的效應、種類與力的三要素　　力的測量 虎克定律　　　　　　　　　　　兩力平衡的條件 合　力　　　 ─────────────────────────────── 為什麼踢足球會使原本靜止的足球開始 運動？但是滾動一段距離後，又會停下來呢？為什麼坐在沙發上，沙發就凹陷下去？離開時，沙發表面又會恢復原狀呢？ 5-1-1　力的認識 　　從日常生活的經驗中，可以發現用力拉橡皮筋，就會使橡皮筋伸長；用力推腳踏車，就能使靜止的腳踏車前進。物體受力作用後，可能會發生形狀改變或運動狀態的改變，這種現象稱為力的效應。也就是說，要使物體發生形變或運動狀態改變，就需要力。 　　拉長橡皮筋時所用的拉力、推腳踏車的推力，皆需要與物體接觸才能產生力的效應，我們稱這一類的力為接觸力。而成熟的果實受到地球引力從樹上掉落、磁鐵之間的排斥力（圖5-1），這些力作用時不需要和物體接觸，就能使物體產生力的效應，稱為非接觸力或超距力。 　　手拉橡皮筋，愈用力則橡皮筋伸得愈長，顯示物體的伸長量和力的大小有關。推門和拉抽屜會使門與抽屜有關上及拉開的不同效果，由此可知，力具有方向性。分別在蹺蹺板左右兩端施力下壓，蹺蹺板將呈現不同的結果（圖5-2），表示力的作用點會影響力作用的結果。  圖5-2　對蹺蹺板下壓施力情形：A. 左端施力向下壓　B. 右端施力向下壓 　　所以要描述「力」，須具備三個要素，那就是力的大小、力的方向和力的作用點。一般常以公斤重（kgw）、公克重（gw）作為力的單位。在地球表面上質量 1公斤（或1公克）的物體所受地球引力的大小，就稱為1公斤重（或1公克重）。 　　我們可以圖示的方法來表示力的三要素，通常是以帶有箭頭的線段「→」來表示；線段的長度表示力的大小，箭頭表示力的方向，線段的起點位置就代表力的作用點。例如以2公斤重的力拉桌子（圖5-3 A），手和桌子接觸的地方即為作用點，加上力的大小與方向，即為力的圖示（圖5-3 B）。 圖5-3　以2公斤重的力拉桌子：A. 水平向右施力　B. 力的圖示 5-1-2　力的測量 　　力的大小要如何測量呢？我們知道物體的伸長量和力的大小有關，因此，可以利用物體受力後產生的形變大小來測量力，以下實驗即探討如何利用形變來測量力的大小。  【目的】利用彈簧的伸長量來測量力的大小。 【器材】（以組為單位） 項目 數量 項目 數量 彈　簧（約10公分） 1條 鐵　架（含廣用夾） 1組 直　尺（30公分） 1支 附鉤砝碼（10 g） 5個 【步驟】 1. 將彈簧、鐵架、直尺裝置如圖A。 2. 測量並記錄彈簧不掛任何物體時的原長L0。 3. 將10 g砝碼掛在彈簧下端，測量並記錄此時的彈簧長度L。 4. 在彈簧下端逐次增加一個砝碼，分別測量並記錄彈簧長度。（每次增加砝碼時，應先將砝碼全部取下，觀察彈簧是否恢復到原來的長度，若是恢復原長則繼續作實驗，否則就停止。） 5. 以手施力下拉彈簧，記錄彈簧的長度（但不要超過步驟4.中掛砝碼時的最大長度）。 [表]：彈簧下方懸掛的砝碼重量和彈簧長度　　　　 實驗次數 彈簧原長L0 ＝______cm 砝碼重量 F (gw) 彈簧長度 L (cm) 彈簧伸長量 X(cm) ＝ L－L0 1 2 3 4 5 6 以手施力拉彈簧 【問題與討論】 1. 以砝碼重量為橫坐標，彈簧伸長量為縱坐標，將紀錄表中的數據繪成關係圖。 2. 從所繪的關係圖分析，砝碼重量和彈簧伸長量有什麼關係？ 3. 根據砝碼重量和彈簧伸長量的關係圖，推測步驟5.中，以手施力拉彈簧秤時，彈簧所受到的外力大小是多少？ 　　實驗時，如果每次取下砝碼，彈簧都能恢復原長，則由所繪得的關係圖可發現，加掛砝碼的重量愈大，彈簧的伸長量就愈大。當彈簧受外力F1時，伸長量為x1，彈簧受外力F2時，伸長量為x2（圖5-4），則彈簧所受的外力與伸長量有正比的關係，可表示為 ＝，這是英國科學家虎克（Robert Hooke, 1635～1703）於1678年所發現的，稱為虎克定律。 　　當彈簧伸長至某一限度時，伸長量與外力便不再具有正比的關係，此時將外力除去，彈簧也不能恢復原長，造成永久形變，虎克定律也就不適用了，如圖5-5的P點所對應的外力，稱為彈性限度。 某生測定一彈簧的全部長度與外力的關係，所得