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教師檢定考申論題 114年 [國民小學] 數學能力測驗

第 2 題

📖 題組:
已知摩天輪有 12 個車廂,以等速率運轉,轉一圈需 18 分鐘,如下圖: 某組學童在 10:00 的時候,從摩天輪最低點進入車廂開始搭乘。 試回答下列問題:
題組圖片
若該組學童的車廂在 10:07、10:10 及 10:13,離地面的高度分別為 $h_1$、$h_2$、$h_3$,問 $h_1$、$h_2$、$h_3$ 之大小關係為何?【2 分】
📝 此題為申論題

思路引導 VIP

先計算摩天輪每分鐘轉動的角度,再求出三個時間點各自總共轉動的角度。接著透過比較各角度與最高點(轉半圈,即第 9 分鐘或 180 度)的角度差距,角度差越小代表越接近最高點,藉此即可判斷高度關係。

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【解題思路】利用等速圓周運動的角度變化與最高點的對稱性來判斷高度大小。 【詳解】 已知:摩天輪轉一圈需 18 分鐘,即每分鐘轉動 $\frac{360^\circ}{18} = 20^\circ$。從最低點出發,到達最高點需時 9 分鐘(即轉動 $180^\circ$)。

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📝 等速率圓周運動應用
💡 利用時間與角度之比例,結合對稱性判斷圓周運動之高度順序。

🔗 圓周運動高度判定解題鏈

  1. 1 角速率計算 — 360度除以週期分鐘數,求得每分鐘轉動角度。
  2. 2 累積角度換算 — 搭乘時間乘以角速率,求出當前所處位置的角度。
  3. 3 對稱點比較 — 計算各點與最高點(180度)的角度絕對誤差。
  4. 4 高度順序判定 — 夾角差值越小者離最高點越近,故該點高度最高。
🔄 延伸學習:延伸學習:認識正弦函數 (Sine Wave) 的週期性與對稱性。
🧠 記憶技巧:週期算速率,時間換角度,頂點比差值,差小高度高。
⚠️ 常見陷阱:易誤將高度與時間視為「線性比例」關係,而忽略了圓周運動中高度呈「三角函數」波動之特性。
三角函數圖形 週期函數 圓周運動速率換算

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