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103年
理化、化工裝置
第 3 題
有一木箱質量 4 公斤，置於粗糙的水平地面上，今若施一與水平成 $53^\circ$ 仰角，量值 25 牛頓的作用力，斜向上拉木箱，如【圖 3】所示，恰可使木箱在水平地面上等速滑行；則木箱與地面間的動摩擦力為多少牛頓？（$\sin 53^\circ = \frac{4}{5}$，$\sin 37^\circ = \frac{3}{5}$）
- A 12
- B 15
- C 20
- D 25
思路引導 VIP
當一個物體在粗糙平面上保持「等速滑行」時，這代表在移動的方向上，所有作用在它身上的力加總起來應該是多少？如果題目中的拉力是斜著拉的，你覺得是「整份」拉力都在對抗地面的摩擦力，還是只有「其中一部分」呢？你會如何找出那個真正與摩擦力抗衡的力量分量？
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水平方向的受力平衡
同學，恭喜你準確地捕捉到了這道題目的關鍵！你能選出正確答案，代表你對於「力分解」與「牛頓運動定律」的觀念掌握得非常紮實。這題最容易讓學生產生困惑的地方，在於拉力是「斜向上」的，因此不能直接將 25 牛頓拿來與摩擦力比較，而是必須先處理力的大小與方向。 根據題目所述，木箱在水平地面上等速滑行，這是一個強烈的物理訊號，代表木箱在水平方向所受的合力為零。我們將 25 牛頓的拉力分解為水平分量 $F_x$ 與垂直分量 $F_y$：
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