應用科學 AQA/牛頓定律
許多型別的科學家和工程師使用牛頓運動定律來預測物體運動和相互作用。例如，汽車工程師在設計汽車的潰縮區時，以及運動科學家在建議提高運動能力時都會用到牛頓運動定律。
| 教學大綱內容 | 你需要做什麼 |
|---|---|
| • 將牛頓第一運動定律應用於靜止和運動的物體 • 慣性 |
說出牛頓第一運動定律是什麼。 定義慣性。 計算物體上的合力。 |
| • 牛頓第二運動定律 • 公式： F = ma • 重量 = mg 作為牛頓第二運動定律的示例 |
說出牛頓第二運動定律是什麼。 使用 F = ma 進行計算；重新排列此方程式。 根據物體的質量計算其重量。 |
| • 牛頓第三運動定律，包括它與動量守恆定律的關係 • “動量”的含義 • 公式： p = mv F = ∆p/t • 將動量守恆定律應用於一系列情況，包括碰撞和/或物體的運動 |
說出牛頓第三運動定律是什麼。 定義動量。 計算運動物體的動量。 計算改變物體動量所需的力。 利用動量守恆原理計算物體在碰撞前後運動的速度。 |
"If the resultant force on an object is zero, its motion will remain constant."
如果力平衡，物體將保持其運動狀態... 或者以恆定的速度沿直線運動，或者保持靜止。也就是說，它沒有加速度。
相反，如果物體沒有加速度，你就會知道力是平衡的... 或者抵消了。
慣性可以理解為物體對運動的“抵抗”... 一個大桌子比一把小椅子具有更大的慣性。牛頓第一定律利用了慣性的概念 - 物體不會在沒有原因的情況下改變其運動狀態。
（你可能需要查詢“速度”和“速度”的區別 - 一個是標量，另一個是“向量”量，也就是說方向也可能很重要。）
"If the resultant force on an object is not zero, it will accelerate."
力導致加速度 - 加速度可以表現為速度變化或方向變化。如果物體正在加速，你就知道它一定受到一個總力的作用（一個非零的合力。）
有一個與這個定律密切相關的方程：“F = m a”（合力 = 質量 x 加速度）。
這個方程與“w = m g”非常相似，因為重量是一種力，而“g”可以稱為重力加速度。（在 GCSE 考試中，你會說 g = 10 N/kg，但在更高階的水平上，我們通常說 g = 9.81 N kg-1（或 9.81 ms-2）。
"All forces act in pairs." (Sometimes phrased as 'every action has an equal and opposite reaction'.)
如果你推一個物體，它會反推你... 這就是溜冰者向前移動的方式。
這個定律中提到的力對必須滿足一些條件
- 它們的大小相同（相等）
- 它們的方向相反（相反）
- 它們的型別相同（例如，萬有引力、電磁力、摩擦力...）
- 它們作用於不同的物體上
例如，一個常見的錯誤是認為你的體重和你椅子提供的支撐力（反作用力）構成一對第三定律。它們不是，因為它們都作用於你！（想想... 這些力的對是什麼？）
空氣阻力是一個很好的例子：當你穿過空氣時，空氣會反推你。
動量是質量和速度的乘積 - 重物以高速運動具有很大的動量。
動量（kg ms-1）= 質量（kg）x 速度（ms-1）
動量是一個向量量，這意味著運動的方向也很重要 - 並且相反方向的動量可以抵消。
在碰撞（物體碰撞）中，碰撞後的總動量等於碰撞前的總動量。
一個具體的例子是爆炸，爆炸前後的總動量為零... 所以所有碎片的總動量加起來為零。這是因為動量是一個向量量，因此相反方向的動量會抵消。
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– 我們能使用舊的 AQA 問題嗎……比如 5 年之前的？帶考官評論
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