第 1章 緒論 1

第1 章 緒論

一 相關知識補充

1－1 力學的種類

1.

靜力學剛體力學

運動學動力學(應用力學)

運動力學固體力學

(工程力學) 材料力學

力學 變形體力學 彈性力學

塑性力學

理想流體力學

流體力學 黏性流體力學

壓縮性流體力學

2. 力學的四個基本要素，如表 1－1 所示。

表 1－1 力學的四個基本要素

質點

剛體 物體（質量）

彈性體

外力 力

內力

外效應 效應（空間）

內效應

長時間

力學的四個

基本要素

過程（時間） 短時間

2 第 1章 緒論

1－3 向量與純量

1. 物理量，物理性質的大小量，包含數字和單位。

2. 基本量，描述時間、空間、質量的量。

3. 導出量，由基本量所導出者，如速度、密度、面積等。

1－4 力的單位

力學中所使用之 SI 單位，係國際單位系統簡寫（international system of

units），是公制系統的現代版，如表 1－2 所示。

表 1－2

質量 單位 SI 公制符號

長度 公尺或米 m

質量 公斤或仟克 kg

時間 秒 s

力、重量 牛頓 N（＝kg．m/s2）

加速度 公尺／秒 2 m/s

2

角加速度 弧度／秒 2 或弳／秒 2 rad/s

2

速度 公尺／秒 m/s

角速度 弧度／秒 rad/s

面積 公分 2 cm

2

體積 公分 3 cm

3

密度 公斤／公尺 3 kg/m

3

力矩 牛頓．米 N．m

功、能量 牛頓．米（或焦耳） N．m（J）

功率 瓦特 W（＝J/s＝N．m/s）

動量 公斤．米／秒 kg．m/s

第 1章 緒論 3

二 隨 堂 練 習

1－1 力學的種類

（ D ）1. 一般對力學之研究，通常可分為三部分：應用力學、材料力學

及 (A)靜力學 (B)動力學 (C)運動學 (D)流體力學。

（ C ）2. 研究物體運動時狀態之改變，並不討論影響運動因素的科學稱

為 (A)動力學 (B)靜力學 (C)運動學 (D)材料力學。

（ B ）3. 研究力學時，必須考慮的四個重要物理量為 (A)時間、空間、

重量與力 (B)時間、空間、質量與力 (C)時間、速度、重量

與力 (D)時間、速度、質量與力。

1－2 力的觀念

（ D ）4. 凡一物體，作用於另一物體，使後者的運動發生變化，或有變

化的趨勢時，此種作用稱為 (A)力偶 (B)力矩 (C)衝量

(D)力。

（ B ）5. 欲完整的表達一個力，須同時具備三個要素，即 (A)大小、

方向、空間 (B)大小、方向、作用點 (C)大小、方向、指向

(D)大小、時間、空間。

（ D ）6. 力的傳遞可經由接觸或不經接觸，下列何者為不經接觸傳遞之

力？ (A)桌椅對地板之壓力 (B)汽缸中蒸汽對活塞之推力

(C)兩球相撞之碰撞力 (D)磁力。

1－3 向量與純量

（ D ）7. 下列何者為純量？ (A)加速度 (B)力 (C)動量 (D)能量。

（ B ）8. 僅產生運動效應之力可視為 (A)自由向量 (B)滑動向量 (C)

固定向量 (D)純量。

（ B ）9. 關於向量、純量的敘述，下列何者錯誤？ (A)動量為向量

(B)慣性矩為向量 (C)加速度為向量 (D)時間為純量。

4 第 1章 緒論

1－4 力的單位

（ B ）10. 使質量 1 公斤的物體，產生 1 公尺／秒 2 之加速度時，所需的

力量稱為 (A)1 達因 (B)1 牛頓 (C)1 克重 (D)1 仟克重。

（ D ）11. 在 C.G.S.制中，力的絕對單位是 (A)g．cm/s (B)kg．m/s

(C)kg．m (D)g．cm/s2。

（ A ）12. 在 M.K.S.制中，力的絕對單位是 (A)牛頓 (B)焦耳 (C)瓦

特 (D)達因。

1－5 力系

（ C ）13. 當一力系對原來物體不發生運動效應時，稱此力系為 (A)同

平面共點力系 (B)同平面平行力系 (C)平衡力系 (D)等值

力系。

（ D ）14. 當一力系與另一力系，對同一剛體所產生之外效應完全相同

時，則此二者互為 (A)同平面共點力系 (B)同平面平行力系

(C)平衡力系 (D)等值力系。

1－6 力的可傳性

（ D ）15. 有關力之可傳性，下列敘述何者錯誤？ (A)適用於剛體 (B)大

小、方向不變 (C)可沿作用線移動著力點 (D)可移至平行直線。

（ A ）16. 作用在剛體上某點之力，可沿其作用線前後移動，是為力之

(A)可傳性 (B)放大性 (C)不變性 (D)要素。

（ C ）17. 力之可傳性僅適用於 (A)固體 (B)彈性體 (C)剛體 (D)流體。

1－7 力學與生活

（ B ）18. 下列何者不是省力機械應用？ (A)斜面 (B)鑷子 (C)滑輪

(D)槓桿。

（ C ）19. 筷子、剪刀是 (A)斜面 (B)螺旋 (C)槓桿 (D)摩擦 之應用。

第 1章 緒論 5

三 自 我 評 量

一、選擇題 題前標註＊，表示重要且常考的題目

1－1 力學的種類

（ D ）1. 在靜力學研討的範圍內，為了研究方便，均將受力的物體或結

構件假設為 (A)可變形體 (B)可塑性體 (C)彈性體 (D)剛

體。

（ D ）2. 力學為下列何項工程科學必須應用之基礎科學？ (A)機械工

程 (B)土木工程 (C)水利工程 (D)以上皆是。

（ B ）3. 研究物體運動狀態之改變及其改變原因的學科為 (A)靜力學

(B)動力學 (C)彈力學 (D)運動學。

（ A ）4. 下列哪一門學科，不能將物體視為剛體？ (A)材料力學

(B)靜力學 (C)動力學 (D)運動學。

＊（ C ）5. 所謂剛體其定義為 (A)應變與應力成比例的物體 (B)受力

可變形，但不致破壞之物體 (C)體內任何二點間之距離永不

改變的物體 (D)鋼質之物體。

（ C ）6. 考慮物體受力所生之內力與變形問題，屬於何種力學？ (A)靜

力學 (B)剛體力學 (C)材料力學 (D)動力學。

1－2 力的觀念

（ C ）7. 關於力，下列敘述何者錯誤？ (A)為一種作用 (B)具方向性

(C)三要素為大小、時間、作用點 (D)力的可傳性僅適用於外

效應。

＊（ D ）8. 下列何者為超距力？ (A)汽缸中蒸汽對活塞之推力 (B)摩

擦力 (C)桌椅對地板之壓力 (D)重力。

（ A ）9. 下列何者為力對物體的外效應？ (A)支承之反力 (B)剪力

(C)應力 (D)變形。

6 第 1章 緒論

1－3 向量與純量

（ C ）10. 產生變形效應之力，是屬於下列何種向量？ (A)自由向量

(B)滑動向量 (C)拘束向量 (D)純量。

＊（ B ）11. 下列何者為向量？ (A)速率 (B)加速度 (C)溫度 (D)功。

（ C ）12. 剛體所受之力可視為 (A)純量 (B)自由向量 (C)滑動向量

(D)固定向量。

（ C ）13. 下列敘述何者有誤？ (A)力的三要素為大小、方向、作用點

(B)力偶矩是屬於自由向量 (C)純量是指沒有單位的物理量

(D)研究物體之運動，常視物體為一質點。

＊（ C ）14. 下列敘述何者錯誤？ (A)重量是向量，質量是純量 (B)物體

受外力作用時，體內各質點間之距離不會改變，此物體謂之剛

體 (C)力的三要素是大小、方向、作用時間 (D)向量可分類

為自由向量、滑動向量、拘束向量等三種。

（ A ）15. 下列敘述何者不正確？ (A)力為一純量 (B)使物體變形之

效應為內效應 (C)力的可傳性原理僅適用於剛體 (D)向量

與純量之乘積為向量。

（ C ）16. 作用在剛體上某點之力，若可沿該力的作用線任意改變位置，

而不會改變該力產生的外效應，則該力為 (A)純量 (B)自由

向量 (C)滑動向量 (D)拘束向量。

（ C ）17. 研究力對物體所產生的內效應時，必須把力當做何種向量處

理？ (A)滑動 (B)自由 (C)拘束 (D)對稱 向量。

（ D ）18. 質量、力、動量、功、能量等五種物理量，請問下列敘述何者

為真？ (A)只有質量與能量為向量 (B)只有力為向量 (C)只

有力與能量為純量 (D)只有質量、功、能量為純量。

1－4 力的單位

（ C ）19. 以下何者不是 SI 國際絕對單位系統之基本單位？ (A)長度

(B)質量 (C)力 (D)時間。

第 1章 緒論 7

＊（ A ）20. 下列何者相當於 1 牛頓的力？ (A)1 公斤．公尺／秒 2 (B)1

公斤．公尺 2／秒 2 (C)1 公斤重 (D)9.8 公斤重。

＊（ D ）21. 1 公斤重之力相當於 (A)1 焦耳 (B)1 達因 (C)980 牛頓

(D)9.8 牛頓 之力。

1－6 力的可傳性

（ D ）22. 有關力的可傳性，下列何者正確？ (A)可將力視為一自由向

量 (B)可適用於力的變形效應 (C)必須有固定的著力點

(D)在同一直線上力可任意滑動而不影響其運動效應。

（ D ）23. 力的可傳性是指 (A)力可平移至平行之直線 (B)力可由一

平面平移至另一平面 (C)力可任意改變方向 (D)力可沿其

作用線移動其作用點。

二、填充題

1－1 力學的種類

1. 研究力學之四個重要物理量為 時間 、 空間 、 力量 、 質量 。

2. 應用力學的範圍包括靜力學、 運動學 、 動力學 。

3. 一般對力學的研究，通常可分為三部分即應用力學、 材料力學 及

流體力學 。

1－2 力的觀念

4. 力的三要素為 大小 、 方向 、 作用點 。

1－3 向量與純量

5. 具有大小、單位及方向之量稱為向量，又可分為自由向量、 滑動向量 、

固定向量 三類。

6. 使物體產生變形效應之力視為 固定 向量，而產生運動效應之力則視

為 滑動 向量。

8 第 1章 緒論

1－4 力的單位

7. 絕對單位是以長度、 質量 、 時間 為基本量所制定。

1－5 力系

8. 當一力系對原來物體不發生運動效應時，則稱為 平衡 力系。

9. 力系依作用空間可分為兩大類，即 同平面 力系和 不同平面 力系。

1－6 力的可傳性

10. 作用在剛體上某點之力，可沿力之作用線前後移動，是為力的 可傳

性。

三、問答題

1－1 力學的種類

1. 何謂剛體？

解：當物體受外力作用時，體內任何兩點間之距離永不改變的物體，稱為剛體。

2. 何謂靜力學、運動學、動力學？

解：(1)靜力學：是在研究物體在靜止狀態下之受力作用及反應，著重在力的

平衡條件。物體平衡、靜止或作等速直線運動。

(2)運動學：是在研究物體運動狀態之改變（如位移、速度、加速度）而

不考慮影響運動之因素的科學。

(3)動力學：是在研究物體運動狀態之改變及影響其改變之因素，著重在

分析力與運動之關係；也就是力、時間、空間與質量之關係。

1－3 向量與純量

3. 何謂向量與純量？試舉例說明。

解：(1)向量：具有大小及方向之量，稱之為向量。例如：力、速度、位移、

力矩、重量等。

(2)純量：只有大小而無方向的量，稱之為純量。例如：時間、速率、質

量、慣性矩等。

第 1章 緒論 9

4. 向量依其作用情形分為哪三種？試舉例說明。

解：向量按其作用情形可分為三種：

(1)自由向量：凡一向量的原點可以自由決定，不受任何限制者，例如力

偶矩、角速度、加速度等。

(2)滑動向量：凡一向量的原點可在其作用線上任意移動者，如產生運動

效應之力、力矩等。

(3)固定向量：凡一向量的原點須固定而不能沿其作用線任意移動者，或

稱拘束向量，如產生變形效應之力。

1－5 力系

5. 何謂平衡力系？等值力系？

解：(1)平衡力系：當一力系對原來物體不發生運動效應時，稱之。

(2)等值力系：當一力系與另一力系，對同一物體所產生之外效應完全相

同時，則二者互為等值力系。

1－6 力的可傳性

6. 何謂力的可傳性原理？

解：作用於剛體之力，可沿力之作用線前後移動，而不會改變力所產生的外

效應，即稱為力之可傳性原理。