力與運動
01力的測量
1-1生活中的力
曾經玩過桌球嗎?怎麼知道球是否受到力的影響?
球的位置和運動狀態好像都會改變。
好像有力量讓球彈起後又落下。
體重計能測量人的體重,是因為體重計受到什麼力的影響嗎?
生活中,有些力必須接觸到物體才能產生作用,屬於接觸力。有些力不須接觸到物體就可以產生作用,屬於超距力(非接觸力)。想一想,曾經看過哪些例子呢?
手握住球時,手對球施力等於球的重力,因此球才沒往下掉。
球離開手後的情形和葉子一樣沒有接觸物體,就會掉到地面,是重力的關係嗎?
地球上的物體(含生物和非生物)會受到地球引力的作用,地球對物體的引力就是重力,也就是物體的重量;重力就是使物體會向下掉落的主要原因。
1-2測量力的大小
想一想,力的大小可以測量嗎?如果可以,你想用什麼方法來測量?
我想選擇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。
注意
要衡量彈簧的彈性限度,不可以掛過重的物品。
彈性限度
彈簧受外力作用產生形變,在一定的範圍內,外力移除後還能恢復原狀;一旦受力到某個程度,彈簧便無法恢復原狀了。有彈性的物體所能承受的最大作用力數值,稱作彈性限度。
當手用大小不同的力量往下用力拉彈簧時,彈簧有什麼變化 ?
用手往下拉彈簧時,彈簧的長度變長了。可是怎麼知道手對彈簧用了多少力呢?可以怎樣表示?
可以用彈簧的長度表示嗎?
可以在彈簧下面掛物體,用物體的重量來表示嗎?
可以用……。
哪種物體的重量和形狀固定,可以掛在彈簧下方,代表力量的大小呢?
如果利用彈簧作為測量工具,可以怎麼設計實驗?彈簧長度隨著物體重量(重力)的不同,會有什麼變化?
砝碼重量與彈簧長度的關係實驗
1.將尺和彈簧固定在支架上,並量出彈簧原來的總長度。
2.在彈簧底部分別掛上20公克重的砝碼,每掛上一個砝碼,測量彈簧的長度。
3.依據實驗結果,找出砝碼重量和彈簧伸長量的關係。
注意
每次測量完後,要將砝碼取下,檢查彈簧能不能恢復原來的長度。
一個砝碼的重量是 20 公克重。
大小相同、重量固定的砝碼(物體),數量多寡可以用來表示用力的大小。
注意
不同彈簧的彈性不同,能產生具規律性形變的範圍也不相同。
除了利用彈簧及砝碼外,還有其他方法可以測量出用力的大小嗎?
彈簧秤上有刻度,可以直接讀出重量……。
彈簧秤也能用來測量力的大小嗎?
注意
測量之前,先將彈簧秤歸零,其「上端」與「下端」不可倒過來使用。
眼睛要和指針同在一水平面上,這樣看到的讀數才會正確。
彈簧秤是利用彈簧受力後形狀會改變,而不受力時會恢復原狀的原理所做出來的測量工具。彈簧秤上面有標示刻度,當彈簧受力時指針會移動,指針最後停住不動的刻度讀數就代表當時用力的大小。
你還有看過哪些工具可以用來測量物體的重量?
找一找,彈簧秤裡面的彈簧在哪裡?如何利用彈簧設計成方便實用的測量工具呢?
找一找,生活中哪些秤重的工具,也是利用彈簧受力後,長度會改變的原理?
體重計
磅秤上有物體時的指針和彈簧情形
1-3力的平衡
在進行拔河比賽時,拔河繩上會綁上一條紅布條標記。比賽過程中,繩子受到幾個方向的力作用?怎樣才能看出兩隊的勝負?為什麼有時候兩隊會互相僵持不下呢?
兩隊分別將繩子往自己的方向拉,繩子兩邊都有受力。
繩子的紅布條會往用力大的方向移動
紅布條沒有移動,可能兩隊用力相同。
注意
進行拔河比賽時,要選擇空曠的場地,拔河時不可以突然鬆手,以免發生意外。
可以用什麼方式模擬拔河比賽時,雙方用力的情形?
可以和同學面對面同時拉一個物體……。
可以用前面學過的彈簧秤來表示用力的大小嗎?
模擬拔河的實驗
1.分組討論需要的材料,如:長尾夾、彈簧秤……。
2.分組討論做法,如:用兩個彈簧秤 住小盒子兩端。
3.將小盒子放在桌面上再用手壓住,使盒子保持在中心線上。
4.兩端的彈簧秤分別施以大小不同或相同的力量(觀察彈簧秤上的數值)。
5.然後將壓在小盒子上的手再鬆開,觀察左右用力對小盒子作用下,小盒子的移動方向。
注意
使用彈簧秤時,不可以太用力,以免彈簧秤損壞
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