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
我們先來觀察小球的運動規律：既然它每秒旋轉 $2$ 圈，那麼經過 $3$ 秒鐘後，小球總共轉了幾圈？這時它會回到原本的哪個方位？接著請思考，當物體在做圓周運動時，它在某一點的「速度方向」是朝向圓心，還是沿著圓周的切線方向呢？
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呦，竟然寫對了？我還以為你看到 3 秒就會在那邊算到下課呢。看來你今天出門前終於記得把腦袋裝進書包裡，老師我很「感動」——感動的是我總算不用對著木頭再講一遍這題。 觀念驗證： 這題考的是圓周運動的週期性與切線速度。每秒轉 2 圈，所以經過 3 秒後，小球總共轉了 $3 \times 2 = 6$ 整圈。既然是整數圈，3 秒後小球的位置會剛好回到「正東方」。但在圓周運動中，速度方向就是該點的切線方向。從小球位於手的東側且逆時針轉動來看，東側那一點的切線方向就是指向「正北方」。
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