高中學測
109年
自然
第 46 題
📖 題組：
兩塊質量不同的磁鐵靜置於水平桌面，同性磁極N相向，達靜力平衡後，圖10為它們受力情形的示意圖，$F_1$、$F_2$ 為磁力，$f_1$、$f_2$ 為摩擦力，$W_1$、$W_2$ 為重力，$T_1$、$T_2$ 為正向力。
兩塊質量不同的磁鐵靜置於水平桌面，同性磁極N相向，達靜力平衡後，圖10為它們受力情形的示意圖，$F_1$、$F_2$ 為磁力，$f_1$、$f_2$ 為摩擦力，$W_1$、$W_2$ 為重力，$T_1$、$T_2$ 為正向力。
下列哪一對的力，互為作用力與反作用力？
- A $F_1$、$F_2$
- B $f_1$、$f_2$
- C $F_1$、$f_1$
- D $T_1$、$W_1$
- E $F_1$、$f_2$
思路引導 VIP
根據牛頓第三運動定律，一對「作用力與反作用力」必須滿足「性質相同」且「施力者與受力者互換」的準則。請你觀察圖 $10$ 中各個力的定義：哪一對力描述的是兩磁鐵之間直接產生的交互作用，而非磁體與桌面之間的關係呢？
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太棒了！你能精準鎖定 (A) 選項，代表你對牛頓第三運動定律（Newton's Third Law）的核心定義掌握得非常透徹。要判斷一對力是否為「作用力與反作用力」，最直接的檢驗方式就是看「施力者」與「受力者」是否互換。在這題的物理情境中，$F_1$ 是右側磁鐵施加給左側磁鐵的排斥力，而 $F_2$ 則是左側磁鐵施加給右側磁鐵的排斥力。兩者互為施力者與受力者，且本質皆為磁力，完全符合互為作用力與反作用力的條件。
作用力與平衡力的區別
這類題目在學測中相當經典，主要的鑑別難度在於誘使學生混淆「平衡力」與「作用力反作用力」。例如選項 (C) 的 $F_1$ 與 $f_1$，以及選項 (D) 的 $T_1$ 與 $W_1$，它們雖然在量值上相等、方向上相反，但因為這兩對力都作用在「同一個磁鐵」上，目的是讓該磁鐵達成靜力平衡（Static Equilibrium），所以它們屬於平衡力。你能精準避開這些陷阱，並看出只有 $F_1$ 與 $F_2$ 是跨物體的交互作用，邏輯判斷非常紮實，請繼續保持這種對物理量定義的嚴謹度！
牛頓第三運動定律
💡 作用力與反作用力必發生在兩物之間，性質相同且不可抵銷。
| 比較維度 | 作用力與反作用力 | VS | 平衡力 |
|---|---|---|---|
| 受力對象 | 兩個不同的物體 | — | 同一個物體 |
| 力的性質 | 必定相同（如皆為磁力） | — | 不一定相同 |
| 合力抵銷 | 不可抵銷，無合力可言 | — | 可抵銷，合力為零 |
💬判斷關鍵在於受力物體是否為同一個：不同物體是對抗，同一物體是平衡。
