109國中會考自然科第24題
題目
一物體在水平面上向東作直線運動,在時間 t=15 s 之前,物體所受合力大小為 F1 ,方向向東;時間 t=15 s 之後,物體所受合力大小為 F2 ,方向也向東。若F1 >F2 ,則下列何者最可能為其速度 (v) 與時間 (t) 的關係圖?
答案
B
解析
本題主要是問牛頓第二運動定律的觀念。
牛頓第二運動定律(運動定律):物體如果受到外力的作用,則必沿著力的方向產生加速度,F = m × a 。
時間t=15s之前,物體所受合力大小為F1,方向向東,產生的加速度a1,方向向東;時間t=15s之後,物體所受合力大小為F2,方向也向東,產生的加速度a2,方向也向東,加速度a1、加速度a2 方向相同。
質量m一定,加速度a和外力F成正比。
若F1>F2,則a1>a2
在V-t (速度-時間) 圖上的斜率代表加速度,
若越斜,則加速度a越大。
所以答案選B。
解題技巧
本題中的關鍵詞「F1>F2」,牛頓第二運動定律F=m×a,質量m一定,加速度a和外力F成正比,加速度a與外力F方向相同,若F1>F2,則a1>a2,在V-t圖上,越斜,加速度a越大。
知識節點
牛頓第二運動定律
加速度
原理
一、牛頓第二運動定律(運動定律)
1.物體如果受到外力的作用,則必沿著力的方向產生加速度。
(1)在一定的質量下,這個加速度和外力成正比。
(2)在一定外力下,這個加速度和質量成反比。
物體的加速度
公式: F = m × a
F:外力(N)
m:質量(kg)
a :加速度(m/s2)
牛頓(N):公斤-公尺 / 秒2 (kg-m/s2)
2.若物體受到多個力的作用時,F指的是所有力的合力,並非單一的力。
3.定義1牛頓:使質量1公斤的物體,產生1公尺 / 秒2的加速度所需的力,稱為1牛頓。
4.定義1公斤重:質量1公斤的物體,在地表所受的重力,稱為1公斤重。
1公斤重(Kgw) = 9.8牛頓(N)
二、平均加速度的定義:單位時間內速度的變化量。
速度-時間(V -t)的關係圖:
V -t圖曲線下的面積代表位移
三、瞬時加速度的定義:
若計算平均加速度的時候,所選取的時間間隔越小,則平均加速度就越能描述物體在某一時刻的速度變化的情形,此時平均加速度就越接近瞬時加速度。
四、加速度的正負號
1.+a (a>0):表示物體運動愈來愈快(物體正在加速運動),為正的加速度運動(加速度為正值)。
舉例:看到綠燈亮,車子起步時,車速愈來愈快。
2.-a (a<0):表示物體運動愈來愈慢(物體正在減速運動),為負的加速度運動(加速度為負值)。
舉例:看到紅燈亮,車子剎車時, 車速愈來愈慢。
舉例:車子等速度行駛或停止。
五、等加速度運動:物體運動的過程中,若加速度始終保持一定值,稱此運動為等加速度運動。
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