力與運動探究
基礎力看不見，卻能令物體改變形狀、改變快慢和方向；常見的力有推力、拉力、重力、摩擦力、磁力和彈力。用彈簧秤量度、每次只改變一個變項做公平測試，便能找出摩擦力與接觸面粗糙程度的關係。
- 力看不見卻真實存在，能改變物體的形狀、運動快慢和方向，單位是牛頓。
- 常見的力包括推力、拉力、重力、磁力、彈力和摩擦力。
- 摩擦力隨接觸面愈粗糙、擠壓愈緊而增大；鞋底花紋增加摩擦，上油和滾輪減少摩擦。
文體小知識：科學探究實驗報告記錄提出問題、假設、實驗和結論的過程，教人用公平測試尋找答案。
§課文原文 Passage
1力不能直接看見，卻可以從它的效果察覺：用力捏泥膠，泥膠變形——力能改變物體的形狀；蹬滑板車令它由靜變動、踩剎車令它慢下來——力能改變物體運動的快慢；打乒乓球令球改變飛行方向——力能改變物體運動的方向。力的單位是牛頓，可以用彈簧秤量度。常見的力包括推力和拉力、令物體墜向地面的重力、隔空吸引鐵器的磁力、彈簧和橡筋的彈力，以及存在於兩個接觸面之間的摩擦力。
2摩擦力阻礙物體之間的相對運動，它的大小與接觸面的粗糙程度和擠壓的鬆緊有關：接觸面愈粗糙、壓得愈緊，摩擦力愈大。摩擦力有利也有弊：鞋底的花紋和輪胎的紋路增加摩擦，令人走路和行車穩妥；單車鏈條上油、機器加軸承，則是減少摩擦令運動暢順。搬運重物時，用有小輪的箱子推動，比在地上拖拉省力得多，因為滾動摩擦遠小於滑動摩擦。
3科學家探究力與運動，講究公平測試：先提出問題（例如「接觸面愈粗糙，摩擦力是否愈大？」），再提出假設，然後設計實驗。設計的關鍵是控制變項——每次只改變要探究的一個條件，其餘條件保持不變。例如比較不同表面的摩擦力時，要用同一個木塊和同一把彈簧秤，以相同速度勻速拉動，只改變墊在木塊下的材料；每種情況量度三次取平均，減少偶然誤差，最後根據數據得出結論。
4力與運動的知識在生活處處應用：汽車的安全帶和安全氣囊在碰撞時以緩衝保護乘客；單車頭盔的外殼和內襯吸收撞擊力；斜坡令推車上樓更省力；磁懸浮列車以磁力令車身懸浮，擺脫大部分摩擦而高速行駛。認識力的規律，便能設計更安全、更省力的工具和建設。
1重點摘要 Summary
力看不見，卻能令物體改變形狀、改變快慢和方向；常見的力有推力、拉力、重力、摩擦力、磁力和彈力。用彈簧秤量度、每次只改變一個變項做公平測試，便能找出摩擦力與接觸面粗糙程度的關係。
2生字卡 Vocabulary
能改變物體形狀或運動狀態的作用，單位是牛頓。
地球吸引物體的力，方向指向地面，令物件下墜。
存在於兩個接觸面之間、阻礙相對運動的力。
磁鐵吸引鐵磁性物質的力，可以隔空作用。
彈簧、橡筋等彈性物體被拉或壓時產生的恢復力。
利用彈簧伸長量度力的大小的工具，單位是牛頓。
力的單位；約一百克的物件受重力約一牛頓。
實驗時只改變要探究的一個變項，其餘條件保持不變。
實驗中可以改變的條件；公平測試每次只改變一個變項。
3逐步講解 Steps
- 第一步：從效果認識力舉個例子：用力捏泥膠，泥膠變形，說明力能改變物體的形狀；用腳蹬滑板車，車由靜止變為前進，說明力能改變物體的運動狀態；打乒乓球時球拍把球擋回去，說明力能改變物體的運動方向。雖然力看不見，但從形狀、速度和方向的變化，我們便能察覺它的存在。
- 第二步：感受重力和它的量度舉個例子：鬆手後蘋果垂直落向地面，這是重力作用的結果，方向指向地心；把約一百克的物件掛上彈簧秤，讀數約一牛頓，牛頓便是力的單位。重力令雨滴落下、令跳起的人回到地面，也令我們能安穩地站在地上。沒有重力，水便倒不出來，整個世界都會亂作一團。
- 第三步：比較不同表面的摩擦力舉個例子：在冰面行走容易滑倒，在膠墊上行走卻很穩妥，因為光滑的冰面摩擦力小，粗糙的膠墊摩擦力大。鞋底加上花紋，便是故意增加摩擦力來防滑；可是表面愈粗糙，推動物件愈費力。摩擦力的大小與接觸面的材料和粗糙程度有關，這是下一步實驗要驗證的重點。
- 第四步：分辨摩擦力的利與弊舉個例子：單車鏈條上油後踩起來更輕鬆，這是減少有害的摩擦；但油不可以沾到外胎，否則剎車時摩擦不足，單車便停不住，十分危險。可見摩擦力有時要減少，有時卻要增加：走路、握筆、剎車都靠摩擦力幫忙。判斷的標準是這股摩擦對我們有幫助還是造成阻礙。
- 第五步：善用滾動代替滑動舉個例子：搬重物時改用有小輪的箱子推，比在地上拖行省力得多，因為滾動摩擦遠小於滑動摩擦。行李箱底部的輪子、購物車和辦公椅的腳輪，都運用了這個原理。古代人搬運巨石時，也在石下墊放圓木，讓石頭「滾」著前進。遇到要移動重物的情況，先想想能否用滾動代替滑動。
- 第六步：設計公平測試舉個例子：探究「表面粗糙程度對摩擦力的影響」時，用同一塊木塊和同一把彈簧秤，分別在桌面、毛巾和沙紙上以均勻速度拖拉，記下讀數。整個實驗只改變接觸面這一個條件，其餘條件全部保持不變，這才叫公平測試。如果同時換了木塊或拉動速度，便說不清是哪個因素令讀數改變。
- 第七步：重複量度、數據說話舉個例子：每種表面各量度三次再取平均，可減少偶然誤差——若沙紙上讀數最大、毛巾居中、桌面最小，便能得出「接觸面愈粗糙，摩擦力愈大」的結論。結論要由數據支持，而不是憑感覺猜測；就算結果與預期不同，也要如實記錄並重新檢查，這是科學探究誠實的態度。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題：小瀚想探究「物體的重量會不會影響摩擦力」。他準備了同一個木盒、一把彈簧秤和一塊光滑木板，並在木盒內加入不同數量的砝碼。請替他設計公平測試，寫出步驟並說明預期結果。
- 提出假設：木盒愈重，對接觸面壓得愈緊，摩擦力愈大。
- 控制變項：全程使用同一木盒、同一塊木板和同一把彈簧秤，以相同速度勻速拉動；只改變盒內砝碼的數量。
- 實驗步驟：先量空盒的拉力，再依次加入一個、兩個、三個砝碼，每種情況各量度三次取平均。
- 記錄結果：假設空盒拉力約零點五牛頓，加一個砝碼後約零點八牛頓，兩個約一點一牛頓，三個約一點四牛頓。
- 得出結論：在接觸面相同的情況下，重量愈大、摩擦力愈大，與假設相符。
- 答案：用同一木盒和木板、只改變重量並重複量度取平均，是公平測試；結果顯示接觸面相同時重量愈大、摩擦力愈大，證明壓得愈緊摩擦愈大。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1力可以對物體產生哪三種效果？
Q2摩擦力的大小與哪些因素有關？
Q3為什麼鞋底要有花紋？
Q4什麼是公平測試？
Q5舉出兩個減少摩擦力的生活應用。
8重點回顧 Recap
- 力看不見卻真實存在，能改變物體的形狀、運動快慢和方向，單位是牛頓。
- 常見的力包括推力、拉力、重力、磁力、彈力和摩擦力。
- 摩擦力隨接觸面愈粗糙、擠壓愈緊而增大；鞋底花紋增加摩擦，上油和滾輪減少摩擦。
- 公平測試每次只改變一個變項，其餘條件不變，並重複量度取平均。
- 力與運動的知識應用於安全帶、頭盔、斜坡和磁懸浮列車等設計。