力與運動

1. 力與運動 力的作用 測量力的大小 摩擦力 物體運動的快慢

2. 物體受力後的改變 1-1 力的作用 物體發生什麼改變 • 用橡皮筋來玩射堡壘遊戲，看誰先將敵人的堡壘摧毀？ 注意 不可將橡皮筋射向別人的眼睛，並小心避免彈到自己！

3. 橡皮筋為什麼可以射向紙杯？ • 射橡皮筋時，橡皮筋有什麼改變？是什麼讓它改變的呢？ • 為什麼紙杯會倒下來？ 用力使得橡皮筋射出去。 橡皮筋變長；用力使得橡皮筋形狀改變。 因為受到力的作用， 使紙杯倒下來。

4. 想一想，下面這些情形是怎麼發生的？ 迴紋針會被磁鐵吸起來而不會掉落 用手推玩具車，玩具車會往前跑

5. 想一想，下面這些情形是怎麼發生的？ 放手後橡皮擦會往下掉落 用嘴吹風車會轉動

6. 想一想，下面這些情形是怎麼發生的？ 水車會轉動 • 日常生活中有很多用「力」的例子，說一說，你還知道哪些例子？

7. 你怎麼知道用「力」了？想一想，物體受力時，會發生什麼改變？ 用踢的 用踩的

8. 你怎麼知道用「力」了？想一想，物體受力時，會發生什麼改變？ 用拉的 用推的

9. 牛頓發現地心引力 地球引力 根據有名的科學傳說，牛頓(Isaac Newton ，西元1643～1727年)被一棵從樹上掉下來的蘋果打到後，領悟出地球引力的偉大理論。這個故事的真實性，我們不得而知，但是地球對每種物體都會產生重力（即為地球引力）。物體所受到的重力，就是物體的重量，這也是為什麼放手後，手中的物體會往下掉落的原因。

10. 用力的大小不同和物體改變的情形有什麼關係？ • 試試看，身邊的物體受到力的作用後，會發生什麼樣的改變？

11. 分別對皮球和彈簧用不同大小的力，仔細觀察它們的形狀有什麼變化？分別對皮球和彈簧用不同大小的力，仔細觀察它們的形狀有什麼變化？

12. 停止用力時，哪些物體能恢復原狀？哪些不能？停止用力時，哪些物體能恢復原狀？哪些不能？ • 用力大小不同時，物體改變的程度有什麼不同？ 具有彈性的物體能恢復原狀，如皮球、彈簧 等。 具有彈性的物體，當用力大小不同時，用力 越大，物體形變程度越大；用力越小，物體 形變程度越小。

13. 2-1 測量力的大小 怎樣測量力的大小 • 想一想，力的大小能測量嗎？如果能，你想要用什麼方法來測量？ 可以利用受力後會恢復原狀的物體，來測量力的大小。 也可以在皮球上壓重物，觀察皮球變形的程度。 怎樣用彈簧表示力的大小呢？

14. 小添的想法 我想利用彈簧來測量力的大小，因為彈簧受力大小不同時，它伸展的長度也不同；當它不受力時，通常又會恢復原來的長度。 注意 要衡量彈簧的彈力， 不可以掛過重的物品。

15. 操作以下實驗，觀察彈簧的長度隨著重量（重力）的不同，會有什麼變化？操作以下實驗，觀察彈簧的長度隨著重量（重力）的不同，會有什麼變化？ • 將尺和彈簧固定在桌子側邊。 • 在彈簧底部掛一個塑膠袋。

16. 在塑膠袋內分別放進3～10個十元硬幣，並將彈簧的長度變化記錄在習作，再繪製硬幣數目與彈簧長度的關係圖。在塑膠袋內分別放進3～10個十元硬幣，並將彈簧的長度變化記錄在習作，再繪製硬幣數目與彈簧長度的關係圖。

17. 根據小添的紀錄表和關係圖說說看，你有什麼發現？根據小添的紀錄表和關係圖說說看，你有什麼發現？ 10 彈簧長度（公分） 9 8 7 6 5 4 3 硬幣數目（個） 3 4 5 6 7 8 9 10

18. 10 彈簧長度（公分） 9 8 7 6 5 4 3 3 4 5 6 7 8 9 10 硬幣數目（個） 為什麼要使用相同的十元硬幣來實驗？ 根據小添的紀錄表，每增加一個硬幣，彈簧伸長幾公分？ 相同硬幣，重量相同。 0.7公分。

19. 10 彈簧長度（公分） 9 8 7 6 5 4 3 3 4 5 6 7 8 9 10 硬幣數目（個） 根據小添的關係圖可以知道，硬幣數目與彈簧伸長的長度有什麼關係？ 硬幣數目與彈簧伸長長度具有規律性。 • 想一想，彈簧怎樣測量並表示力的大小？

20. 根據小添的紀錄表，依序在尺上標示出硬幣的個數。根據小添的紀錄表，依序在尺上標示出硬幣的個數。 • 將橡皮擦等物品放入袋中，彈簧伸長到幾公分？約是幾個硬幣重？

21. 用手拉一拉彈簧，你知道用了多少力（幾個硬幣重的力）嗎？用手拉一拉彈簧，你知道用了多少力（幾個硬幣重的力）嗎？ • 力的大小還可用什麼方法來測量？以自己的方法試試看吧！

22. 彈簧秤就是利用和小添相同的想法所做成的測量工具，你知道它的原理嗎？ 掛環（可固定彈簧秤） 重量的刻度 注意 掛鉤（可以懸掛物品，也可用手拉） 使用彈簧秤時， 眼睛平視刻度，測量結果才會準確！

23. 生活中有些常用的秤也是利用彈簧受力會改變的原理做出來的。

24. 2-2 測量力的大小 拔河比賽 • 有沒有玩過拔河比賽？在拔河比賽過程中，怎樣才能看出兩隊的勝負？為什麼有時候兩隊會互相僵持不下呢？

25. 讓我們用一條布條來玩拔河比賽吧！ • 拔河的時候，布條受到幾個方向的力作用？ • 拔河時，不同隊伍 中的兩人，用力的 方向相同嗎？ 兩個。 不同。 注意 • 不能用太細的布條。 • 將布條打結固定，拔河時才不會鬆脫而造成危險！

26. 你能設計一個實驗來表示拔河比賽勝負的現象嗎？ 乙 小姬的想法 • 在橡皮擦中間綁上一條棉線。 • 使用兩個彈簧秤，分別勾住橡皮擦兩側的棉線。 • 把橡皮擦放在中線位置，用手壓住，兩側用 大小不同的力拉橡皮擦。 • 放開壓住橡皮擦的手，觀察橡皮擦移動的情形。 100 中 線 彈簧秤拉至100克重 200 甲 彈簧秤拉至200克重

27. 什麼情況下，物體會往乙方移動？ 什麼情況下，物體會往甲方移動？ 什麼情況下，物體會靜止不動？ 乙方用力大時。 甲方用力大時。 乙 100 兩方用力一樣大時。 中 線 彈簧秤拉至100克重 200 甲 彈簧秤拉至200克重

28. 3-1 摩擦力 運動快慢與摩擦力 • 當我們拿一輛玩具車，在地面上用力推，玩具車就會移動；在地面上前進的玩具車，會不會自己停下來？

29. 車輪和地面接觸會產生一種力，這種力越大時，物體移動的距離就越短，怎樣比較這種力的大小呢？讓我們來實驗看看。車輪和地面接觸會產生一種力，這種力越大時，物體移動的距離就越短，怎樣比較這種力的大小呢？讓我們來實驗看看。 材料準備 砂紙 書本 雙面膠帶 十元硬 幣2個 鉛筆盒 字典或 其他墊 高物品

30. 在書本的一側貼上砂紙，另一側保持平滑。 • 將書本的一端墊高，再用鉛筆盒頂住另一端。

31. 將兩個十元硬幣分別放 在砂紙和平滑面的上方， 用手先壓住，然後同時 放手，記錄哪一種材質 上的十元硬幣會較快抵 達終點。

32. 將十元硬幣放在哪一種材質上，硬幣會最先抵達終點？為什麼？將十元硬幣放在哪一種材質上，硬幣會最先抵達終點？為什麼？ 物體移動的快慢和接觸面的材質有什麼關係？ 硬幣在光滑面上會比在粗糙面上較快抵達終 點，因為粗糙面的摩擦力較大。 物體接觸面材質越光滑，會使物體移動的速 度越快；接觸面材質越粗糙，物體移動的速 度越慢。

33. 摩擦力 移動中的物體和接觸面會互相摩擦，使物體的速度變慢，這就是摩擦力的作用。接觸面的材質不同，會產生大小不同的摩擦力，進而影響物體運動速度的快慢。

34. 3-2 摩擦力 摩擦力的應用 • 雖然摩擦力會使運動中的物體減速甚至停止，但是，在日常生活中它的用處可真不少呢！適度的增加摩擦力，讓我們的生活更便利。 許多工具內側都有凹凸的紋路， 讓我們更容易夾起物品。 鞋底的紋路，可以 避免行走時滑倒。

35. 想一想，生活中還有哪些應用摩擦力的例子？ 防滑墊的設計 寶特瓶蓋上的刻紋

36. 汽車輪胎上也有一些紋路，這些紋路有什麼用途呢？如果輪胎上的紋路被磨平了，對於行駛有什麼影響？汽車輪胎上也有一些紋路，這些紋路有什麼用途呢？如果輪胎上的紋路被磨平了，對於行駛有什麼影響？ 輪胎上的花紋可以讓車子的抓地力增加，使車 子不易打滑，也可以將水排開，讓車子在雨天 行駛時更安全。 輪胎上的花紋 磨平的輪胎

37. 有時候摩擦力越小，使用起來會較省力，例如可以在物體上添加潤滑劑，或加裝滾輪等，都可以減少摩擦力，達到省力的目的。有時候摩擦力越小，使用起來會較省力，例如可以在物體上添加潤滑劑，或加裝滾輪等，都可以減少摩擦力，達到省力的目的。 手推車利用滾輪 搬運貨物 直排輪鞋的 滾輪設計 在門軸上加潤滑油

38. 輪子的演進 在沒有進步工具的古代，如果要搬運重物，只能用大量的人力來移動，非常不方便。於是聰明的人類想到，可以利用圓木當做滾軸，將大石頭放在滾軸上運送，來減少摩擦力。如此一來，搬運大石頭就較容易多了。後來，滾軸則逐漸演進成今日交通工具中的輪子。 鋼絲輻條 充氣輪胎 圓木 實心木輪 輻條木輪 充氣輪胎

39. 誰跑得比較快 4-1 物體運動的快慢 誰跑得快 • 我們到操場賽跑。比一比，看誰跑得最快？想一想，怎樣測量快慢呢？

40. 怎樣比賽才算公平？ • 怎樣知道誰跑得快？ 賽跑時間越長，表示跑得快或慢？（不一定， 時間長或距離遠，也可能跑得快） 在固定距離內，測量所花費的時間；在固定 時間內，測量移動的距離。

41. 試試看，和同學討論如何設計比較快慢的競賽遊戲？將比賽結果記錄在習作中。試試看，和同學討論如何設計比較快慢的競賽遊戲？將比賽結果記錄在習作中。 小琴這一組的做法 我們吹好兩部氣球車，同時放開，看看哪一部氣球車跑得快？ 要同時起跑，不能超線呵！

42. 4-2 物體運動的快慢 速度比一比 12 • 下面是小英搜集的各種動物運動速度快慢比較資料。說一說，動物的運動速度快慢是怎麼比較的呢？ 前進一百公尺所花費的時間(秒) 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 人 袋鼠 麻雀 馬 羚羊 狗 獵豹

43. 12 11 前進一百公尺所花費的時間(秒) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 人 袋鼠 麻雀 馬 羚羊 狗 獵豹 • 從上面的資料中，哪一種動物的運動速度最快？哪一種動物的運動速度最慢？

44. 下面是小雲搜集不同時代的交通工具速度快慢比較資料。下面是小雲搜集不同時代的交通工具速度快慢比較資料。 每小時前進的距離 100公里 現代車 35公里 汽油引擎車 30公里 風力車 10公里 馬車 5公里 蒸汽引擎車

45. 每小時前進的距離 100公里 現代車 35公里 汽油引擎車 30公里 風力車 10公里 馬車 5公里 蒸汽引擎車 • 說一說，它們的速度有什麼差別？哪一種交通工具的速度最快？哪一種交通工具的速度最慢？

46. 現代車因引擎不斷改造進步，速度大幅提升，時速100公里是最基本的速度。現代車因引擎不斷改造進步，速度大幅提升，時速100公里是最基本的速度。 西元1885年卡爾‧賓士製造的第一部機動車，其動力來源為石油，正式揭開汽油引擎車的序幕。 西元1599年由西門‧斯蒂文設計的風力車，順風時可以前進，但無風時就不能前進。

47. 馬車能由車伕自由控制方向，在機器尚未發明之前，是最快速的交通工具。馬車能由車伕自由控制方向，在機器尚未發明之前，是最快速的交通工具。 西元1769年由居諾發明的蒸汽引擎車，是第一種使用燃料的動力車。 • 科技的發展除了使陸上交通工具速度大幅提升之外，空中或水上的交通工具也有演進的歷程嗎？查一查資料，與同學分享你的報告。

48. 交通工具的演進 交通工具的演進 人類最早期的交通就靠步行，由於利用畜力和車輪的發明，促使人類在交通文明上更上層樓。同時，人類設法找到可以利用的能源來做新交通工具的動力，取代原本的畜力。隨著工業科技的進步，蒸汽引擎、汽油引擎、噴射引擎發展成熟，提供了人們更快速、便捷的交通工具，縮短了人與人之間的距離。除了動力、引擎的演進之外由於電腦科技的進步，以電腦全自動無人駕駛方式運行的捷運系統，已成為新一代低汙染、更便捷、更安全的大眾交通運輸工具。

49. 習作內容 • 對不同的物體用力，看看它的形狀或運動情形有什麼改變？請將實驗結果寫在下表中。 皮球滾動 用踢的 滾得好遠 橡皮筋飛出去 用拉的 形狀變長了 小黃瓜 斷成兩截 用折的 斷成兩截

50. 習作內容 • 請回答下列問題。 • 用手拉，在停止用力時能恢復原狀的請打 ；不能恢復原狀的請打x。 x  橡皮筋 油土