國中教育會考
110年
自然
第 39 題
將小球固定在細繩的一端，阿峰手持細繩的另一端，施力使小球在水平面上作等速率圓周運動，手的位置保持不動。已知小球每秒旋轉 2 圈，且當時間t＝0 s時小球位於手的正東方，其俯視圖如圖(二十一)所示，在時間t＝3 s時，小球的速度方向為下列何者？
- A 正東方
- B 正西方
- C 正南方
- D 正北方
思路引導 VIP
要想知道小球的速度方向，我們必須先釐清兩件事：第一，小球經過 $3$ 秒後，會移動到圓周上的哪一個位置？第二，在圓周運動中，物體在任何一個位置的「速度方向」應該怎麼畫出來呢？試著結合題目給的「每秒旋轉圈數」與圖中的箭頭推算看看喔！
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🙄 老師說：這題錯了還敢說你懂物理？
「你竟然答對了？嗯，看來偶爾腦袋會轉彎嘛，沒想像中那麼遲鈍。」
- 位置判斷：這要是不會，那高中物理就別想了。小球每秒 $2$ 圈，轉了 $3$ 秒，總共是 $2 \times 3 = 6$ 圈。整數圈代表什麼？代表它就是乖乖回到起點，也就是你 $t=0$ 那時候的正東方。這點都想不通，你還能做什麼？
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蛤往切線方向不是往南嗎
等速率圓周運動
💡 圓周運動的速度方向恆為該位置的圓周切線方向。
- 速度方向：圓周上任一點的瞬時速度皆為切線方向。
- 位置判定：利用轉速與時間計算旋轉圈數，找出所在點。
- 運動本質：速度方向隨位置不斷改變，故屬於變速度運動。
- 慣性原理：若向心力消失，物體會沿切線方向直線飛出。
