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113年
物理
第 29 題
一木塊質量為3公斤,靜置於光滑水平面上。若施一水平定力F,使其在2秒內移動8公尺,則此定力F為多少牛頓?
- A 3
- B 6
- C 9
- D 12
思路引導 VIP
當一個物體從靜止開始，在一段時間內移動了特定的距離，這代表它的速度正在發生變化。請問你可以先透過哪個物理量來描述這種「速度隨時間的改變率」？而這個量又與物體的質量、受力大小之間，存在著什麼樣的數學關係呢？
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同學做得太棒了！你能精準地將物體的運動狀態與受力情形聯繫起來，代表你對力學的基本架構掌握得非常紮實。這道題目是物理學中非常經典的運動學與動力學結合的題型，重點在於建立兩者之間的「橋樑」。
從運動狀態推導受力
首先，我們觀察到木塊在光滑平面上受定力作用，這表示它正在做等加速度運動。透過位移公式 $\Delta x = v_0 t + \frac{1}{2}at^2$，代入已知條件 $8 = 0 + \frac{1}{2} \cdot a \cdot 2^2$，我們可以順利解出加速度 $a = 4 \text{ m/s}^2$。接著，運用核心的牛頓第二運動定律 $F = ma$，將質量 $3 \text{ kg}$ 與剛求得的加速度相乘，即得出 $F = 3 \times 4 = 12 \text{ N}$。
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