質心(Center of mass)
質心(Center of mass)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
所謂質心,指的是質量的中心,對密度均勻、形狀對稱的物體,質心的位置就在幾何中心。跟質心很像的一個量,叫重心(Center of gravity),即使重力場沒有定義,質心仍然有意義,重心會失去意義。質心與重心位置不一定相同,對於均勻重力場而言,質心的位置可以和重心位置重合,但對非均勻重力場,質心位置與重心位置就不一定相同。
質心(Center of mass)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
所謂質心,指的是質量的中心,對密度均勻、形狀對稱的物體,質心的位置就在幾何中心。跟質心很像的一個量,叫重心(Center of gravity),即使重力場沒有定義,質心仍然有意義,重心會失去意義。質心與重心位置不一定相同,對於均勻重力場而言,質心的位置可以和重心位置重合,但對非均勻重力場,質心位置與重心位置就不一定相同。
速率 (Speed)
臺中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
所謂速率指的是速度的大小,因為只有代表速度的大小,因此屬於一種純量,相對地,速度是一種向量。速率是路徑長除以時間,也可以說成單位時間內的路徑長。因此MKS制單位是公尺除以秒(m/s),cgs制單位是公分除以秒(cm/s)。
在時間很短的運動中的速率,稱為瞬時速率,經過一段時間的運動中的速率,稱為平均速率。相對地,時間很短的運動中的速度稱為瞬時速度,經過一段時間的 運動中的速度,稱為平均速度。對於瞬時速度與瞬時速率而言,因為時間極短,所以無法子改變,因此我們可以說:瞬時速率恆等於瞬時速度的大小。
鉛直圓周運動(Vertical circular motion)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
常見的圓周運動的分類可以分成兩種:鉛直圓周與水平圓周。所謂鉛直圓周是指在同一鉛直面作圓周運動,而所謂水平圓周是指在同一水平面作圓周運動。圓周運動當然還有其他運動的軌跡,但是太複雜的運動,對於高中生而言,沒有能力解出運動的種種性質。
鉛直圓周運動最有名的應用是單擺,就如同水平圓周運動最有名的應用是錐動擺(圓錐擺)。鉛直圓周運動因為在同一鉛直面運動,所以是一種變速率運動,相對地,水平圓周運動因為在同一水平面運動,所以可以是一種等速率運動。
擺(Pendulum)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
所謂擺是一種實驗裝置,利用一根繩子綁著一個重物所形成,可以用當成計時的工具,具有週期性運動,因此在早期還沒有先進的計時工具時,可以利用擺與機械齒輪裝置作成擺鐘。
一般而言,擺鐘可分為機械式與電池驅動式:機械式的擺鐘需要上發條,每經過一段時間,發條逐漸變鬆,將彈力位能釋放成擺鐘擺動克服摩擦力所損失的能量,因此需要重新上緊發條。電池驅動式擺鐘則為機械式擺鐘的改良,不再使用彈力位能,而改用電池驅動,省卻人為操作與技術的困擾。世界著名的擺鐘有英國的大笨鐘,它是一種機械式的擺鐘,現在已成為知名的觀光景點。
福爾摩沙衛星(Formosa satellites)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
台灣目前已經發射的人造衛星共有五顆,前面三顆分別是福爾摩沙衛星一號(Formosat-1)、福爾摩沙衛星二號(Formosat-2)與福爾摩沙衛星三號(Formosat-3)。第四顆則為中新一號,第五顆人造衛星為中心二號與前三顆為不同的人造衛星。
運動函數圖形X-t圖的意義
國立苑裡高級中學物理科許家銘老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
對於直線運動物體的實驗,倘若我們在物體的軌道上加上刻度後,或是利用火花打點計時器紀錄,皆可以得到如下的圖形:
讓我們對於該實驗結果做一下加工,以每隔數段作一區間,取某一點為起點(包含時間起點及位置座標起點),填上其時刻及座標即可得到如下的圖形,再者對其以時間軸展開,便可得到所謂的位置(X)對時間(t)的關係圖。
平面等加速度運動解題方法
國立苑裡高級中學物理科許家銘老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
一般而言,當我們處理平面等加速度運動時,會將所處理的座標分為兩個相互垂直的方向,(如:水平方向與鉛直方向、平行斜面方向與垂直斜面方向、切線方向與法線方向…等)在各自的方向上以直線運動的概念解題,在依其需要合併即得解,今天考慮平面向量及正弦定理,部分題型可以不須分解即可求解,通用例題如下:
例題:
某物體自地面(或離地高 $$h$$)以初速度 $$v_0$$ 與水平夾 $$\theta$$ 角斜向拋出,在出發後時刻 $$t$$ 時,物體的速度為 $$v$$ 且與水平方向夾角 $$\varphi$$:
1. 物體的速度 $$v$$ :
由加速度的定義:
$$\vec{a}=\displaystyle\frac{\Delta\vec{v}}{\Delta t}$$
$$\Delta \vec{v}=\vec{v}-\vec{v_0}=\vec{a}\cdot\Delta t$$
$$\vec{v}=\vec{v_0}+\vec{a}\cdot\Delta t$$
自由落體 (Free Falling Body)
台北市立第一女子高級中學黃韻心/台北市立第一女子高級中學黃克雄老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
自由落體是指物體在最初(計時開始時)相對釋放者為靜止之落體運動。就廣義而言,自由落體為在僅受該星球之重力作用下的落體運動因此斜向拋射也可視為廣義的自由落體運動。
伽利略以前,便有許多學者根據自身所觀察的現象對落體做解釋。亞里斯多德在所著之《De Caelo》中,即闡述其對於落體的想法,當時僅是些關於定性與現象的文字描述(事實上,這些想法也將被後來伽利略等科學家所推翻)。
碰撞(Collision)
國立臺灣師範大學物理系李聖尉碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯
高中生對於物理最困惑的其中之一便是為何一簡單的碰撞現象,卻要學到陌生的動量(momentum)與衝量(impulse)。我們都知道大卡車與腳踏車對撞,腳踏車一定會反彈,但這僅限於兩質量相差甚大之物體。如果是為兩質量相近的物體碰撞,此時便無從猜出碰撞後之情況,更遑論想要定量分析碰撞後之結果。為了詳細瞭解碰撞的現象,我們必須引入一物理量-動量,來描述之。