推或拉都是力的作用。

肉眼雖然看不見力，但是力的作用結果卻隨處可見——

力可以推動東西，也可以改變物體行進的方向；

力可以讓物體移動的速率加快或變慢；

力也可以把東西捏碎，或改變形狀。

不過，無論力做了什麼，力永遠只會沿著直線作用。

力無時無刻不作用在我們身上。

大部分的時候，力會彼此平衡、抵消，所以我們不會注意到它們的存在。

但是，當力不平衡的時候，就很容易感受到了。

往下閱讀，一起來探究各式各樣的力！

煞車如何避免

意外發生？

為什麼相撲力士要把身體

蹲得很低、靠近地面？

牛仔如果放掉繩圈

，

會發生什麼事？

為什麼潛水的時候會耳鳴？

第 2 章

理解「力」

現在想像你就在這間超市裡，而且你要定了那最後一包餅乾。

你只花了 3 秒的時間，就飆過了 12 公尺長的通道。想算出你的

速率，只要把你飆過的距離除以所花的時間就可以了：

也就是說，你以每秒 4 公尺的速率衝過那排條通道。你的動作

比其他人都快！

假設扒手為了逃過警衛的追捕，努力加了把勁，讓自己的速

度在 5 秒內由原本的每秒 0 公尺衝到每秒 4 公尺（但方向不

變）：

5 秒加速度＝

4－0 公尺∕秒

5＝

4＝0.8 公尺∕秒2

因此，扒手朝著超市出口逃逸，加速度為每平方秒 0.8 公尺。

時間速率＝

距離

3 秒＝

12 公尺＝4 公尺∕秒

扒手竄逃的速率：

2 公尺／秒

三名顧客想搶到最

後一包餅乾的平均

速率：3 公尺／秒

警衛追捕的速率：

3.5 公尺／秒

女士在糕餅區漫步的

速率：0.2 公尺／秒

18 19觀念物理小學堂 19理解「力」

距離

（d）

速率

（s）時間

（t）×

÷ ÷

時間速率＝

距離

速率時間＝

距離或是

前進的方向？

力的特點就是，它們總是沿著直線作用。物理

學家使用速度（v）來描述物體在某個方向上移動的快慢。和速率一樣，速度的單位也是公尺／秒。

一旦運動的方向改變了，儘管速率維持不變，

速度還是改變了。速率如果加快或變慢，也就是加

速或減速，速度也會跟著改變。

度量加速或減速的情況，就是看每秒速度改變

了多少，也就是（公尺／秒）／秒，寫成公尺／秒2

（m／s2）。

要算出加速度的大小，可以使用下面的公式：

加速度＝末速度－初速度

時間

想像你正在超市裡推著一臺推車。推，就是

一種作用力。推力作用的結果，就是推車動了。如

果你更用力推，也就是作用力加大，推車就會跑得

比較快──推車的速率增加了。推車究竟跑得有多

快？而你使自己身體移動的速率又有多快？

某個物體在一定的時間內移動了多少距離，就

是速率（可以用 s 表示）。物理學家測量速率的方式通常是看物體每秒移動了多少公尺，因此速率的

單位可以寫成公尺／秒（m／s）。要計算速率，可以採用下面的公式：

圖中這些人分別以不同的速率在超市中移動：

速率與運動速率的三角關係

物理學裡有各式各樣的公式。

在許多公式中，只要知道其中

兩項的值，就可以運用公式計

算出第三項。像這樣的公式都

可以用下面的「神奇鐵三角」

來呈現：

鐵三角中，只要把想得知的那

一項蓋起來，剩下的部分就是

算出答案所需要的公式。

譬如，要求出最上面那一項，

只要把下面那兩項相乘就可以

了。也就是：

距離＝速率×時間

如果要求出鐵三角下面兩項中

的任一項，只要把上面那一項

除以下面的另外一項就可以

了。也就是：

速率（s）＝距離（d）時間（t）

秒速還是時速？

高速公路上，汽車可以很輕

易的在 1 秒內跑出 33公尺的距

離。不過，由於汽車可以長

時間以高速行進，所以大家一

般都會說車子每小時可以跑多

少公里，這就是所謂的「時

速」。

公尺除以 1000，就可以換算

成公里：

33 公尺＝ 0.033公里

因為每小時有 60 分鐘，每分

鐘有 60 秒：

0.033 × 60 × 60 ＝ 118.8因此， 3 3 公尺∕秒相當於

118.8 公里∕小時。

時間減速度＝

初速度－末速度

減速度＝10

4－0＝

104

減速度＝0.4 公尺∕秒2

慢下來！

計算減速度與計算加速度的方

法幾乎一樣。公式如下：

如果扒手被警衛逮住了，他的

速度在 10 秒內由原本的 4 公尺

∕秒降到 0 公尺∕秒。那麼，

他的減速度是多少呢？

光速火箭

動量

（p）

質量

（m）

速度

（v）

動量（p）＝質量（m）×速度（v）

質量（m）的單位是公斤，速度的單位是公尺／秒，所以動量（p）的單位是公斤‧公尺／秒（Kg‧m／s）。

用力吧！

要讓推車（及車裡的大象）移動，就必須施

力；要讓推車停下來，也一樣需要施力。你的力量

或許夠大，可以推動推車，但是要讓推車停下來而

不釀成大禍，可能得靠舉重選手才有辦法。整輛推

車的動量實在太大了，

必須使出更大的力氣才

能停住它。

力（F）的單位是公斤‧公尺／秒 2，簡

稱為牛頓（N）。要計算力的大小，可以使用下面

的公式：

作用力（F）＝質量（m）×加速度（a）

如果推車裡的大象質量是 6000 公斤，衝向鮮魚區的加速度是

0.2 公尺∕秒2，那麼撞擊鮮魚區的作用力會有多大？

所以如果要制止這件衝撞慘劇發生，舉重選手就必須使出 1200牛頓的力才能拉住推車。

假設幾天後，你又去了超市。這一次，你在推

車裡放了一頭大象，你的朋友在她的推車裡放了一

隻老鼠。你們兩人以同樣的速率往鮮魚區前進。結

果會發生什麼事？

你的朋友可以很從容的在

鮮魚區前，將她的推車停

好。可憐的你，無論要操

控推車或停穩推車都困難重

重──你的推車會整個失控

而一頭栽進鮮魚區裡，將魚

蝦灑了滿地。

為什麼會這樣呢？答案是：你推車裡的大象實

在是太重了！這裡所說的「重」是指物體的質量很

大──也就是說，物體裡所含的物質的量很多。一

個質量很大的物體，如果以很快的速度前進，就會

具有一股很大的動量。

什麼是動量？

動量可以用來衡量物體在某個方向上移動時，

移動的強度有多大。如果物體有很大的質量（譬如

大象），要讓這個物體移動就很困難，因為這麼大

的質量很難推動。

不過，一旦動起來，它的質量與速度會使得它

難以操控或減速，比原先要讓它動起來更加困難。

物體的質量愈大、移動的速度愈快，它的動量

就愈大。當然，物理學家會想要知道，一個物體的

動量究竟有多大：

舉足輕重的質量為什麼道路要有速限？

如果車子開得很快，它的動量

就會變得非常大。就算這輛車

有很好的煞車裝置，要減速或

是把車子停下來還是很困難。

和沒超速的車子比起來，超速

的車子得花更長的時間才能停

下來，而且一旦出了車禍，超

速的車子傷亡會更慘重。因此

開車要保持在速限之內。

×

÷ ÷

作用力

（F）

質量

（m）

加速度

（a）×

÷ ÷

作用力＝質量×加速度

＝6000 公斤×0.2 公尺／秒2＝1200 牛頓

20 21觀念物理小學堂 21理解「力」

質量差異

由於老鼠的質量與大象相

差太多了，如果要讓老鼠

和大象具有相同的動量，

唯一的辦法就是請大象以

龜速行進，而老鼠以接近

光速的速度奔馳――光速

是宇宙中最快的速度！

動量鐵三角

下面是另一個神奇鐵三角，可

以用來算出動量、質量和速

度：

力的測量

想測量力的大

小，可以使用

測力計。

測力計中裝有

彈簧，彈簧連

接一個鉤子。

鉤子受力時，

彈 簧 就 會 拉

長，我們就可

以從測力計上

的刻度讀出作

用力的大小，

單位是牛頓。

力的鐵三角

利用下面這個神奇

鐵三角，可以算

出作用力、質

量和加速度的大小。