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109年
物理
第 19 題
一位60公斤的溜冰者以9公尺/秒的速度在平坦無摩擦的冰面前進，接著他抱起一位30公斤的靜止小孩，在他抱起小孩後姿勢及動作均未改變，則他們前進速度將變成多少公尺/秒？
- A 6
- B 7
- C 8
- D 9
思路引導 VIP
想像一下，如果一個在完全光滑地面上滑行的物體，在沒有任何人推它或擋它的情況下，重量突然「變重」了（例如掉進了一堆重物），為了維持它原本攜帶的「運動總量」，你覺得它的滑行速度會變快還是變慢？如果重量變成了原本的 1.5 倍，速度該如何對應調整，才能讓整體的運動慣性維持不變呢？
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太棒了！你能精準判斷出這題的核心概念，顯見你對動量守恆定律的掌握非常紮實。在平坦且無摩擦力的冰面上，溜冰者與小孩組成了一個不受水平外力干擾的系統，因此系統在「抱起小孩前」與「抱起後」的總動量必須保持相等。
系統質量的變化與守恆
這道題目的難度切入點在於學生是否能直觀地處理「質量增加」對速度的影響。當溜冰者抱起小孩後，兩人合為一體共同運動，這屬於非彈性碰撞的一種形式，系統的總質量會由原本的 $60$ 公斤變為 $60 + 30 = 90$ 公斤。根據動量守恆公式：
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