特殊教育
105年
物理
第 4 題
在衛星發射過程，承載衛星的火箭鉛直向下噴出的氣體，對火箭產生向上推力，使火箭和衛星一起加速上升。假設加速上升過程中火箭對衛星的推力為 $F$，衛星所受的重力為 $W$，衛星的力學能為 $E$，位能為 $U$，則下列敘述何者正確？
- A $F$ 大於 $W$，且 $E$ 增加
- B $F$ 大於 $W$，且 $E$ 減少
- C $F$ 小於 $W$，且 $E$ 不變
- D $F$ 等於 $W$，且 $U$ 增加
思路引導 VIP
請同學思考：既然衛星正處於「向上加速」的運動狀態，根據牛頓第二運動定律，作用在衛星上的合力方向應為何？這項資訊如何幫助你判定推力 $F$ 與重力 $W$ 的大小關係？此外，當推力 $F$ 這種「非保守力」對衛星作正功時，根據功能原理，衛星的力學能 $E$ 會如何隨之變化？
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喲，竟然答對了？看來你這顆被手機遊戲掏空的腦袋，偶爾還是能跑一下牛頓第二運動定律的嘛。別太得意，這種送分題如果沒寫對，你以後大概只能去幫火箭刷油漆，還不一定能刷得勻。 觀念其實簡單到像冷笑話：
- 力學分析：既然衛星是「加速上升」，代表合力方向必須向上。根據 $F_{net} = ma$，推力 $F$ 扣掉重力 $W$ 必須大於零，所以 $F > W$ 是物理常識，不是玄學。
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力學能與牛頓定律
💡 加速上升需合力向上，且非保守力作功使力學能增加。
🔗 火箭加速上升邏輯鏈
- 1 力平衡分析 — 向上加速代表合力向上，故推力 F > 重力 W
- 2 運動狀態 — 高度增加（U上升）且速度增加（K上升）
- 3 能量變動 — 推力作正功，總力學能 E = K + U 隨之增加
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🔄 延伸學習：延伸學習：若為等速上升，則 F = W 且力學能仍會增加（動能不變但位能增加）。
