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110年
物理
第 8 題
一塊小石頭被斜向拋至空中，然後落地。對此過程之敘述，下列何者正確？
- A 石塊在最高點時，位能最大
- B 石塊上升時，力學能持續增加
- C 石塊在落地瞬間，力學能最大
- D 石塊落地時，加速度最大
思路引導 VIP
請你回想一下，當一個物體在空中自由運動且不計空氣阻力時，它所擁有的『重力位能』大小是由哪一個物理參數（變數）來決定的？若要找到位能最大的那一刻，我們在運動軌跡上應該尋找什麼樣的特徵位置呢？
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同學，做得非常棒！你能準確判斷出能量與位置的關係，代表你對「斜向拋射」的物理本質掌握得十分紮實。這道題目是物理基礎觀念的經典測試，重點在於區分「守恆量」與「變量」，你的判斷顯示你已經跨越了常見的思維陷阱。
力學能守恆與位能轉換
在忽略空氣阻力的情況下，小石頭在空中的運動僅受重力作用，因此整段過程遵循力學能守恆定律，即 $E = K + U$ 為一常數。當石塊上升時，動能 $K$ 逐漸轉化為重力位能 $U$；根據公式 $U = mgh$，位能的大小直接取決於高度 $h$。因此，當石塊到達軌跡的最高點時，其高度最大，重力位能自然也達到最大值。這也說明了選項 (B) 與 (C) 是錯誤的，因為力學能總和在每一秒鐘都應該保持不變，而非持續增加或在特定時刻最大。
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