力與運動／功與能
物理學測‧力學必勝！

　　力學不難，日本高中物理名師教你三步驟解題！
　　【等加速度運動】懂得作圖，就會解題。
　　彈簧力、摩擦力，【牛頓三大運動定律】，
　　用四色筆畫出所有分力，進入【能量守恆】作功的世界！
　　【補充】壓力、浮力、力矩平衡，實測日本大學考題，
　　不再害怕高中物理，一本融會貫通！

作者簡介

桑子  研 Ken Kuwako

　　生於1981年。國、高中物理老師。畢業於東京學藝大學，筑波大學研究所課程修畢。第一間教課學校就是女校，面對看到物理就大感冒的女學生們，每天都十分苦惱。於是使用iPod製作影像教材，更開發三步驟解題法等教學法，融入課堂之中。

　　在他獨特的教學之下，學生們終於不再害怕，重獲自信。目前以打造新的理科教育環境為目標，並投入教職員錄用顧問、校外學習規畫、師生共同繪本製作等活動。

　　著作有《3小時讀通基礎物理 波動篇》（世茂出版）

　　推特：twitter.com/kuwako

譯者簡介

李漢庭

　　1979年生，畢業於國立海洋大學電機系，自學日文小成。2003年進入專利事務所開始從事翻譯工作，2006年底開始從事書本翻譯。領域從電機專利文件乃至於小常識、生活醫學、科技等等的中日對譯，樂於在工作中吸收新知識。目前嚐試將觸角延伸到特殊造型與影像創作，有各方面之作品。往後仍希望能接觸更多領域，增加知識廣度，同時磨練文筆。譯有《圖解風力發電入門》《3小時讀通有機化學》、《3小時讀通太陽能電池》、《3小時讀通基礎物理 波動篇》等（以上世茂出版）。

第一堂課  奮勇向前衝  等加速運動…13
前言…14
掌握v-t圖！…14
三種基本運動…14
1靜止…15
2等速運動…15
3等加速運動…15
三種圖表…16
1x-t圖…16
2v-t圖…18
3a-t圖…19
運動與圖表的總結…20
v-t圖定律…21
v-t圖的斜率為加速度…22
v-t圖的面積為移動距離…23
v-t圖定律的使用法…24
四色筆123...24
專欄1  要習慣符號！…30
活用「等加速運動三公式」！…31
等加速運動三公式…31
「等加速運動三公式」的用法…32
等加速運動123…33
「無時間公式」的用法…35
專欄2  單位守恆…37
自由落體也屬於「等加速運動三公式」…38
自由落體是等加速運動！…38
解出「自由落體」…40
垂直上拋…42
「做軸法」練習…46
問題練習1  等加速運動…48
第一堂課總結…52

第二堂課  一切的起源  運動方程式…53
前言…54
力與運動的關係…54
新的力單位「牛頓」…54
用箭頭畫出力…55
學習目標問題…56
無作用力的情況：慣性定律…57
有單一力作用的情況：運動方程式…59
運動方程式的用法…61
有兩股力作用的情況：力的相互抵消…62
1兩股力往同方向作用的情況…62
2兩股力往反方向作用的情況…63
3兩股力互相抵消的情況…63
多數力進行作用的情況…65
別看錯！「力的相互抵消」or「運動方程式」…66
力的找尋法123...66
果凍找尋法！…68
重力W強度…69
垂直阻力N…70
「力的找尋法」練習…71
解出學習目標問題…74
以牙還牙！作用力與反作用力定律…78
專欄3  重力的反作用力…83
細線定律…84
問題練習2  運動方程式…87
其他應有的知識…93
力分解123…94
斜面上的物體運動…97
彈簧的力…101
摩擦力…103
摩擦力大小會不停改變…103
摩擦力圖…105
1力的互相作用「靜摩擦力f」…105
2一瞬間的「最大靜摩擦力fmax」…106
3持續守恆的「動摩擦力f’」…106
摩擦力公式的意義…107
摩擦力方向會不停改變…108
以小力F小拉扯的情況…109
以大力F大拉扯的情況…109
算出摩擦力…110
問題練習3  摩擦力…113
第二堂總結…118

第三堂課  能量捉迷藏  能量守恆…119
前言…120
功與能量…120
物理的「功」…120
正功、負功…121
何謂能量？…123
1速度就是能量「動能」…124
2高度就是能量「位能」…125
3ㄉㄨㄞ~「彈簧位能」…128
全都找出來！能量守恆…129
尋找能量！…129
能量守恆…133
A外界不做正負功的情況…135
B外界做正負功的情況…137
使用能量守恆…139
能量守恆與各種運動…141
1雲霄飛車與能量守恆…141
2彈簧與能量守恆…145
3鐘擺與能量守恆…148
問題練習4  摩擦力與能量守恆…150
能量123…151
問題練習5  彈簧與能量守恆…156
第三堂總結…164

午休時間  解題法的地圖…165

補課第一堂  關鍵在於壓力差！浮力…167
前言…168
壓力的基礎知識…168
何謂壓力？…168
何謂氣壓？…170
氣壓的特徵…172
擠滿的程度「密度」…173
何謂水壓？…174
水壓的重點…175
別忘了氣壓！…176
專欄4  深海魚與零食包…177
壓力差造成浮力…178
浮力之謎…178
浮力大小…179
阿基米德原理…182
問題練習6  浮力…183
下午第一堂總結…188

補課第二堂  轉不動？力矩的相互抵消…189
前言…190
力矩的基礎知識…191
何謂力矩？…191
兩個重點…192
1在平行於力臂的方向上施力，力矩為零！…192
2直接拉扯轉軸，力矩為零！…193
斜拉的情況..194
1力的分解…194
2創造新力臂…195
創造力臂123...195
另一項武器「力矩相互抵消」…198
力矩相互抵消…198
算出力矩…201
另解：分解力的解法…211
第二堂總結…213
下課…214

作業與附錄  作業․綜合試題…217
作業․綜合試題…218
附錄1  等加速運動三公式推導法…225
附錄2  推導動能․位能…227
附錄3  要默記物理公式…229
附錄4  物理123...232

後記…234
鳴謝…235
索引…236
參考文獻…238
出版感言…239

序

從「Physics」到「物理」…
現在正是重新面對物理的好時機

　　有沒有人到現在還覺得「物理好難」？

　　其實物理並沒有我們想像中那樣難。物理非常的簡單直接。國中生就已經能夠解出大學學測的物理試題。我目前在女校（國中與高中）教物理，每天看著各式各樣的學生與物理交手，因此深信不疑。

　　而且物理不僅不難，還很有趣。

　　當你學了物理，就會了解自然定律。天氣預報，手機，電腦，電視，汽車，飛機，我們身邊一切事物都與物理有關。物理甚至能幫助我們探索遙遠宇宙的秘密。學習物理，世界將更加寬闊。

　　物理非常的簡單，有趣，實用。但遺憾的是，許多人光看到算式便渾身過敏。

　　因此本書以問題解法為主，整理出物理學重點，讓讀者能體會物理有多簡單。只要使用神奇的三步驟解法，任何人都能解出大學學測考題。只要能解，物理自然就有趣。

　　我將本書送給追不上物理課程內容的國中生，高中生，以及對物理一籌莫展的社會人士們。

重力的反作用力 重力不需接觸物體就能造成影響，十分神奇。如作用力與反作用力定律所述，任何力都必定存在反作用力。重力自然也不例外。 重力是「地球牽引物體的力量」。想找出反作用力，只要交換主詞與受詞即可。 反作用力就是「物體牽引地球的力量」。其實物體也在牽引地球。兩個具有質量的物體會互相牽引，這種力稱為「萬有引力」。 細線定律 物理試題中經常出現「細線」。細線是種特別的存在，並有著神奇的定律。 細線定律 拉緊的細線，無論進行何種運動，雙邊都將以同樣大小的力拉扯物體。 其他應有的知識 接著要看可以用於各種狀況的「力分解」，以及其他兩種很重要的力：「彈簧的力」「摩擦力」。 斜面上的物體運動 請想像滑雪橇或雪板時，從入門路線到高手路線的情況。高手路線坡度較陡，速度較快，令人心驚膽顫。為什麼坡度越陡，速度就越快呢？ 假設在某個角度θ的斜面上，放置質量m的物體。根據「力的找尋法123」，可知物體受到以下的作用力。 如此看來，並沒有沿著斜面方向作用的力，也就不明白物體為何會下滑了。因此我們要試著將力一分為二。 摩擦力 摩擦力存在於我們的生活環境中，各位一定印象深刻。但一般人很難正確理解摩擦力，因此學測或推甄經常出現摩擦力考題。為何摩擦力難以理解？因為摩擦力的大小與方向，會隨著條件不斷改變。 摩擦力大小會不停改變 各位是否有過這樣的經驗？ 假設你正在拖一件行李。但是自己不管怎麼出力，就是拉不動。於是你請了一位朋友幫忙拉，終於拉動了行李。神奇的是，當你開始拉動行李之後，不靠朋友幫忙，自己一個人也拉得動了。 由此範例，得知摩擦力會不斷變化。讓我們透過簡單的實驗，來體驗摩擦力的變化。 請準備兩條橡皮筋，如下圖般綁成一條。然後拿一本有些重量的書，翻到正中央，套上其中一邊的橡皮筋，並以手抓住橡皮筋的另一邊（如圖所示）。 「橡皮筋形變」與彈簧原理相同，對「施力」成正比。施加外力越大，橡皮筋形變也越大。接著請將書放在桌上，輕輕拉扯橡皮筋。一開始，書本必然動也不動。