《第五冊3-1功與功率》 課文簡答題

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3-1功與功率 課文簡答題

 

  1. 根據課文，牛頓物理學發展出的全新觀念是什麼？

答案：功與能

  1. 課文中提到，誰首先提議將「力×沿力方向的位移」稱為「能（energy）」？

答案：科若利（Coriolis）

  1. 課文中提到，誰提議將「力×沿力方向的位移」改稱為「功（work）」？

答案：白努利（Bernoulli）

  1. 課文中提到，誰將「運動物體具有的作功能力」稱為「動能」？

答案：克耳文（Kelvin）

  1. 能量會以哪些不同形式存在？（請依課文解答舉例）

答案：化學能、熱能、光能等

  1. 能量間可以彼此互相轉換嗎？（請依課文解答舉例）

答案：可以，例如植物行光合作用，將光能轉換成提供自己生存的能量

  1. 在光滑平面上，有哪兩種方式可以讓靜止物體產生較大的速度？

答案：施較大的力，或拉長力的作用距離

  1. 根據牛頓第二運動定律，要使靜止物體在光滑平面上產生速度，必須對物體施加什麼？

答案：外力

  1. 施加外力使物體移動，哪兩個因素會讓物體產生的速度愈大？

答案：移動距離愈長或作用時間愈久

  1. 討論1：在光滑平面上對同一靜止木塊施加大小不同的水平外力 F1 與 F2（假設 F1 < F2），若讓木塊移動相同距離，則哪個力造成的末速度較大？

答案：F2（較大的外力）

  1. 根據討論1的推論，當位移相同時，外力愈大，物體的末速度會如何？

答案：愈大

  1. 討論2：在光滑平面上對同一靜止木塊施加大小相同的外力 F，若讓木塊移動不同的距離 S1 (1m) 與 S2 (2m)，則哪個位移造成的末速度較大？

答案：S2（位移 2m，較大的位移）

  1. 根據討論2的推論，當施力相同時，位移愈大，物體的末速度會如何？

答案：愈大

  1. 綜合推論，物體在直線上運動的末速度與哪兩個因素相關？

答案：施力大小與位移

  1. 物理學上如何定義「功」？

答案：外力（F）與物體沿外力方向位移（S）的乘積

  1. 當施力對物體作功時，我們稱施力對此物體做了什麼？

答案：作功

  1. 「功」的計算公式為何？

答案：W = F × S

  1. 在 W = F × S 公式中，F 代表什麼？

答案：外力

  1. 在 W = F × S公式中，S 代表什麼？

答案：物體沿外力方向的位移

  1. 當力的單位為「牛頓（N）」、位移單位為「公尺（m）」，功的單位是什麼？

答案：牛頓-公尺（N-m）

  1. 「牛頓-公尺（N-m）」又稱為何種單位？

答案：焦耳（Joule 或 J）

  1. 請定義「1焦耳」的功。

答案：以1牛頓的力，使物體沿施力方向移動1公尺所作的功

  1. 課文範例：琳琳沿水平施 5N 的力，推動重 2N 的物體前進 10m，再推回原地，來回一趟共作功多少焦耳？

答案：100焦耳

  1. 在上題中，琳琳「去程」作功多少焦耳？

答案：50 焦耳

  1. 在上題中，琳琳「回程」作功多少焦耳？

答案：50 焦耳

  1. 功是「純量」還是「向量」？

答案：純量（沒有方向性）

  1. 如果一個物體被作「正功」，代表該物體得到還是失去能量？

答案：得到能量

  1. 如果一個物體被作「負功」，代表該物體得到還是失去能量？

答案：失去能量

  1. 施力作功的情況可分為哪三種？

答案：正功、負功、不作功

  1. 施力對物體作「正功」時，施力與物體位移的方向關係為何？

答案：同向

  1. 施力對物體作「負功」時，施力與物體位移的方向關係為何？

答案：反向

  1. 施力對物體「不作功」的第一種情況是什麼？

答案：物體沒有位移（S=0）

  1. 施力對物體「不作功」的第二種情況是什麼？

答案：施力與物體位移垂直

  1. 施力對物體「不作功」的第三種情況是什麼？

答案：施力 F=0

  1. 檢核試題：施力於物體，力「必會」對物體作功嗎？

答案：否

  1. 功的單位是牛頓嗎？

答案：否，功的單位是焦耳（或牛頓-公尺）

  1. 當施力沒有使物體位移時，力是否對物體作功？

答案：否（不作功）

  1. 當施力與物體位移垂直時，力是否對物體作功？

答案：否（不作功）

  1. 舉例：施力向上，拿著磚塊「向前」移動，施力作功為何？

答案：零（因為施力與位移垂直）

  1. 舉例：提重物「爬樓梯」，是否有作功？

答案：有作功

  1. 舉例：提重物在「水平路」上等速行走，是否有作功？

答案：沒有作功

  1. 進行圓周運動時，「向心力」是否作功？

答案：不作功

  1. 為什麼向心力不作功？

答案：因為向心力方向恆與物體運動（位移）方向垂直

  1. 當施力F與位移S方向相同，作功為正還是負？

答案：正

  1. 當施力F與位移S方向相反，作功為正還是負？

答案：負

  1. 「動摩擦力」通常作正功還是負功？

答案：負功

  1. 範例：質量 1.0kg 木塊在桌面上水平移動 2m，桌面的「支撐力 F」對木塊作功多少？

答案：0 J

  1. 為什麼上題中的支撐力不作功？

答案：因為支撐力（鉛直向上）與位移（水平）互相垂直

  1. 範例：重量 1kgw 物體受 10N 向上外力作用上升 10m，此過程中「地球引力」（重力）對物體作功多少焦耳？（1kgw=9.8N）

答案：-98 J

  1. 為什麼上題中重力作負功？

答案：因為重力（9.8N）方向向下，而位移（10m）方向向上，兩者反向

  1. 在上題中，10N 的「向上外力」對物體作功多少焦耳？

答案：100 J

  1. 在上題中，「向上外力」作的是正功還是負功？

答案：正功

  1. 根據圖表：施力於物體但「無位移」，作功情況為何？

答案：不作功

  1. 根據圖表：施力於物體且有位移，但施力與位移「垂直」，作功情況為何？

答案：不作功

  1. 根據圖表：施力與物體位移平行且「同向」，作功情況為何？

答案：作正功

  1. 根據圖表：施力與物體位移平行且「反向」，作功情況為何？

答案：作負功

  1. 範例：人造衛星繞地球運轉，地球對衛星的「萬有引力」是否作功？

答案：否

  1. 圖 3-2 顯示，以 1N 的力推「質量小」和「質量大」的物體移動 10m，哪個花費的時間較短？

答案：質量小的物體（5秒）

  1. 在圖 3-2 中，哪個花費的時間較長？

答案：質量大的物體（10秒）

  1. 在圖 3-2 中，施力對「質量小」的物體作功多少焦耳？

答案：10 焦耳

  1. 在圖 3-2 中，施力對「質量大」的物體作功多少焦耳？

答案：10 焦耳

  1. 比較圖 3-2 中的兩個情況，它們作的「功」是否相同？

答案：是（皆為10焦耳）

  1. 比較圖 3-2 中的兩個情況，它們作功的「快慢」是否相同？

答案：不同

  1. 物理學上如何定義「功率」（P）？

答案：外力在「單位時間內」對物體所作的功

  1. 功率是D用來表示作功「快慢」的物理量嗎？

答案：是

  1. 在圖 3-2 中，施力對「質量小」的物體作功，功率為多少瓦特？

答案：2 瓦特

  1. 在圖 3-2 中，施力對「質量大」的物體作功，功率為多少瓦特？

答案：1 瓦特

  1. 在圖 3-2 中，哪個情況的功率較大？

答案：質量小的物體（2W > 1W）

  1. 「功率」的計算公式為何？（寫出中文）

答案：功率 = 外力作功 / 經歷時間

  1. 「功率」的計算公式為何？（寫出符號）

答案：P = W / t

  1. 在 $P = W / t$ 公式中，W 代表什麼？

答案：外力作功

  1. 在 $P = W / t$ 公式中，t 代表什麼？

答案：經歷時間

  1. 當功的單位為「焦耳（J）」，時間單位為「秒（s）」，功率的單位是什麼？

答案：焦耳/秒（J/s）

  1. 「焦耳/秒（J/s）」又稱為何種單位？

答案：瓦特（Watt 或 W）

  1. 檢核試題：對同一物體作功時間愈長，功率一定愈大嗎？

答案：否

  1. 檢核試題：對同一物體作功愈多，功率一定愈大嗎？

答案：否

  1. 檢核試題：在「相同的時間內」，對同一物體作功愈多，功率會如何？

答案：功率愈大

  1. 範例 3-2：恰恰以 4N 的力，推 40kg 木箱等速前進 10m。恰恰對木箱作功多少？

答案：40 焦耳

  1. 範例 3-2：承上題，若花費 20 秒，恰恰作功的功率為多少？

答案：2 瓦特

  1. 在範例 3-2 中，木箱的「重力」作功多少？

答案：0 焦耳（重力向下，位移水平）

  1. 在範例 3-2 中，地面的「支撐力」作功多少？

答案：0 焦耳（支撐力向上，位移水平）

  1. 範例：起重機在 100 秒內，將 500kgw 的鋼條等速吊高 2m。起重機對鋼條所作的功為多少焦耳？（1kgw=9.8N）

答案：9800 焦耳

  1. 承上題，起重機作功的功率為多少瓦特？

答案：98 瓦特

  1. 在起重機範例中，「重力」對鋼條作功多少焦耳？

答案：-9800 焦耳（重力向下，位移向上）

  1. 在起重機範例中，「重力」對鋼條作功的功率為多少瓦特？

答案：-98 瓦特

  1. 103 考題：功的定義是 $F \times S$，功率的定義是 $W / t$。功率的單位組合應為何？

答案：N·m/s

  1. 功率的單位 N·m/s，其中 N·m 是什麼物理量的單位？

答案：功（焦耳）

  1. 114 考題：阿貴使用圖(一)的動滑輪裝置，砝碼質量 M 為 200g 時，彈簧秤拉力 F 讀數為多少 gw？

答案：150 gw

  1. 114 考題：當砝碼質量 200g，彈簧秤以定力 F (150gw) 緩慢提高 10cm，此過程彈簧秤拉力作功多少 gw·cm？

答案：1500 gw·cm

  1. 承上題，作功的計算 $W = F \times S$ 中，F (150gw) 是什麼力？S (10cm) 是什麼位移？

答案：F 是彈簧秤的拉力，S 是彈簧秤拉力作用的距離（繩子拉動的距離）

  1. 在 114 考題中，當彈簧秤提高 10cm 時，砝碼實際上升的高度為多少 cm？

答案：5 cm

  1. 在 114 考題中，「砝碼」增加了多少位能（即重力對砝碼作的負功，或物體獲得的功）？（單位 gw·cm）

答案：1000 gw·cm

  1. 如果施力方向與位移方向夾角 90 度，作功為多少？

答案：零

  1. 如果施力方向與位移方向夾角 0 度，作功為正還是負？

答案：正

  1. 如果施力方向與位移方向夾角 180 度，作功為正還是負？

答案：負

  1. 功率的 SI 國際標準單位是什麼？

答案：瓦特（W）

  1. 功的 SI 國際標準單位是什麼？

答案：焦耳（J）

  1. 一部機器在 10 秒內作了 500 焦耳的功，它的功率是多少瓦特？

答案：50 瓦特

  1. 一部 100 瓦特的馬達，運轉 5 秒，可以作多少焦耳的功？

答案：500 焦耳

  1. 甲在 5 秒內作功 100 J，乙在 10 秒內作功 150 J。誰的功率比較大？

答案：甲

 

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