第一節 力的概念
斜面拉箱模擬程式

力學的兩個基本要素是質量 (mass) 和 (force) 的概念。


質量是一個物體內的物質多寡的量度,也是慣性 (inertia) 的量度。我們會在本模組的第 \(3\) 課討論慣性。


力總是涉及物體與物體之間的相互作用。當拉、推或提起物體時(圖 \(1\)),會對物體施加一個力。力也可以令物體變形(按「切換至圖 \(2\)」),甚至拉伸、旋轉或壓縮物體。

力是矢量,除大小外,它的方向也是非常重要的。分析問題時,我們往往需識別力的方向。力的國際單位制單位是牛頓 (newton),符號是 \(\text{N}\)。


下方的分頁會分別就力的作用、種類和測量加以說明,並討論分力與淨力的概念:

圖 \(1\) 顯示,(a) 推動、(b) 拉動和提起物件時需對物體施力;圖 \(2\) 顯示,(a) 撕裂、(b) 拉長和 (c) 擠壓物體時,也對物體施加力

使用一條可伸長的彈簧,是測量力的大小的最簡單實驗方法。


當彈簧被拉緊,它的長度會增加。彈簧的自然長度和拉伸長度之間的差異,就是彈簧的伸長。根據彈簧伸長與拉力大小的關係,便可在外殼上標上刻度以量度拉力,就是彈簧秤 (spring balance)。

你可打開下方內容,根據指示用模擬程式量度葡萄的重量:


彈簧秤除了能量度物體的重量,還能用來量度繩子的張力。拉緊的繩子之間若接上彈簧秤,秤上顯示的讀數就是繩子的張力大小。

試把物件掛在彈簧秤上,觀察秤上的讀數

當有多於一個力作用在物體上,這些作用在同一物體上的力,可稱為分力


我們可想像,把物體上所有分力合成為單一的力,這個合成的力在物體上的作用,相同於所有分力的整體作用。這合成後的力,稱為淨力 (net force) 或合力 (resultant force)。



靜止的物體是否開始動,取決於作用在物體上的淨力是多少。若有淨力作用在物體上,物體的運動狀態(即速度)會改變。

你可打開下方內容,根據指示用斜面拉箱模擬程式體驗淨力的概念:

淨力是由分力合成

淨力出現的條件可歸納如下:


  • 當只有一個力施在物體上,或多個施在物體上的力不互相抵消,物體上便有淨力;

  • 若無力施在物體上,或多個施在物體上的力互相抵消,物體上便無淨力。
淨力出現的條件。圖中 \(F\) 代表力,所有力的大小相同
返回