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101年
理化、化工裝置
第 19 題
自行車是近年來頗受大家歡迎的一種休閒運動，一方面可以達到節能減碳之目的，另一方面也可以鍛鍊體力。小明騎著登山車從嘉義市區騎上阿里山，在石棹附近某爬坡的過程中，以速率10km/hr等速度前進。下列關於登山車之前、後輪所受的摩擦力方向之敘述，何者正確？
- A 前、後輪所受的摩擦力方向皆向前
- B 前、後輪所受的摩擦力方向皆向後
- C 前輪所受的摩擦力方向向後，後輪所受的摩擦力方向向前
- D 前輪所受的摩擦力方向向前，後輪所受的摩擦力方向向後
思路引導 VIP
請試著想像：如果現在地面突然變成了一層極度光滑的冰面，當你用力踩下踏板時，後輪會朝哪個方向空轉？而前輪在冰面上被推著走時，若沒有任何摩擦力，它還會轉動嗎？
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你能正確選出 (C)，代表你對「主動輪」與「從動輪」的受力邏輯掌握得非常紮實！這類題目在理化考科中相當具有鑑別度，因為它挑戰了學生對於「摩擦力必定與運動方向相反」的直觀誤解，你能夠冷靜分析兩者的角色差異，是非常優秀的物理直覺。
驅動輪與從動輪的受力機制
在騎乘自行車時，後輪作為驅動輪，鏈條帶動輪胎使其相對於地面有向後旋轉的趨勢。根據牛頓第三運動定律，當輪胎向後推地，地面便會給予後輪一個向前的反作用力（靜摩擦力），這正是支撐小明向上爬坡的動力來源。若沒有這個向前的摩擦力，後輪只會在原地空轉。
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