教育 物理

『觀念物理』:「射鏢槍」統整力學原理

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撰文者:張慧貞
發文日期:2016-06-12
點閱次數:1172
  • 「力學」原理包含了1)運動學、2)力圖分析、3)能量守恆、4)動量守恆,共四項。面對力學問題時,往往需先從選擇適當的原理開始,才能順利得到解答。本單元透過「射鏢槍」主題,設計出不同情境的問題,協助學生比較「力學」中各項原理的差異,並熟悉彼此的連結。


    star小試身手

    玩具射鏢槍(如圖1),是透過槍內部擠壓之彈簧,彈出射鏢後彈出(如圖2)。(以下所有題目皆忽略空氣阻力)

               

    圖1:射鏢槍統整力學原理             圖2:射鏢槍內部結構

     1. 以不同質量之射鏢向下射出(如圖3),則何者較快射到地面?
    (A) 輕的較快  (B) 重的較快  (C) 兩者同時 

    圖3:落地的快慢

     

    2. 判斷第1題所需的原理為
    (A) 只需力圖分析  (B) 只需能量守恆  (C) 兩者皆需要  (D) 兩者皆不需要

    3. 若將射鏢槍“上膛”之彈簧壓縮,由1段增為2段,使得子彈鉛直射出之初速,增為原來之2倍(如圖4),則射鏢受到槍的「衝量」,應變為原來之幾倍?
     (A) 1倍  (B) 2倍  (C) 4倍

    圖4:鉛直射出

    4. 承上題,射鏢射出後可達之頂點高度,應為原來幾倍?
    (A) 1.414倍 (B) 2倍  (C) 4倍 

    5. 承上題,射鏢抵達最高點所需之時間,應為原來幾倍?

    (A) 1/4倍  (B) 1/2倍  (C) 1倍  (D) 2倍  (E) 4倍

    6. 如圖5所示,將射鏢槍以不同的傾斜角度向上射擊,若皆能到達虛線位置,則到達時三者速率大小關係為何?
    (A) (1)>(2)>(3)  (B) (3)>(2)>(1)  (C) (1)=(2)=(3)

    7. 射鏢槍上的射鏢質量,若增加為原來2倍,並水平射出(如圖6),則射鏢射出之速率應為原來之幾倍?
    (A) 1/2倍  (B) 1/1.414倍  (C) 1倍  (D) 1.414倍  (E) 2倍

    圖6:水平射出

     

    8. 承上題,射鏢質量增加後,射出之動能應為原來幾倍?
    (A) 1/4倍  (B) 1/2倍  (C) 1倍  (D) 2倍  (E) 4倍

    9. 承上題,射鏢射出之動量應為原來幾倍?
    (A) 1/2倍  (B) 1/1.414倍  (C) 1倍  (D) 1.414倍  (E) 2倍

    10. 承上題,射鏢由相同高度射出後,落地時的水平射程(如圖7) 應為原來幾倍?
    (A) 1/4倍  (B) 1/2倍  (C) 1/1.414倍  (D) 1倍  (E) 2倍

    圖7:水平射程比較


    影片:https://youtu.be/MhWv4525Oxw

    學習單下載:『射標槍』統整力學

    詳解與剖析下載:http://psroc.org.tw/Bimonth/images/uploafiles/files/3804射標槍.pdf

    本文刊載於 物理雙月刊38期8月號(2016)

    下載單篇PDF: http://www.hyread.com.tw/hyreadnew/search_detail_journal.jsp?sysid=00001489

    線上閱讀PDF: http://www.ebookservice.tw/?#search/物理雙月刊

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