中三科學|力與運動:牛頓第一定律與淨力計算 備課指引(導師用)
- 2026-11-15
學生見到「有速度」就以為「有力」,見到「等速」就以為「冇力」。這一堂用淨力圖把「力」與「運動狀態」分開,再用同一條加速度式處理推車、剎車與圖表三種問法。
本堂目標 學生能夠:① 畫出物體的淨力圖並講出牛頓第一定律(淨力為零則速度不變);② 用加速度等於速度變化除以時間,配合淨力等於質量乘加速度,算出未知的力或加速度;③ 由速度時間圖的斜率讀加速度、由圖下面積讀位移,並講出兩者為何不同。
01 先備知識(開課前 3 分鐘快檢)
以下任何一項未過關,本堂就會卡住,先補該項:
| 技能 | 快檢題 | 過關標準 |
|---|---|---|
| 速度與單位 | 100 m 用 20 s 走完,平均速度幾多? | 5 m/s,並寫出單位 |
| 力的合成 | 同方向 30 N 與 20 N 推同一架車,淨力幾多? | 50 N,同方向相加 |
| 重量與質量 | 60 kg 的學生重量幾多?(g 取 10) | 600 N,質量乘 10 |
02 課堂流程(45 分鐘)
| 時間 | 環節 | 導師做什麼 | 學生做什麼 |
|---|---|---|---|
| 0–5 分鐘 | 一個推不動的櫃 | 叫學生用肩推牆 3 秒再放手,問「推的時候牆有冇動」 | 講出力不等於運動 |
| 5–15 分鐘 | 淨力圖 | 在黑板上畫推車:推力向右 200 N、摩擦向左 50 N,要學生寫淨力 | 寫出淨力 150 N,方向向右 |
| 15–29 分鐘 | 加速度三式 | 示範由 0 到 20 m/s 用 8 s、質量 1,200 kg 的三步計算,逐步問下一步 | 每一步講出用哪一條式 |
| 29–37 分鐘 | 圖表閱讀 | 給一張速度時間圖,要學生指出哪段加速、哪段等速 | 講出斜率是加速度、面積是位移 |
| 37–42 分鐘 | 獨立練習 | 發三題(推車、剎車、圖表面積),巡行只問「你的淨力是幾多」 | 自己畫淨力圖再落筆 |
| 42–45 分鐘 | 離場檢查 | 收三題答案,口頭問「等速運動的淨力是幾多」 | 答淨力為零 |
03 講解腳本(照著說就可以)
第一幕:慣性:冇淨力就唔會改變速度
學生最常把「唔動」當成「冇力」,把「動」當成「有力」。我會先叫佢推牆:牆冇動,但你明明出了力。接着講,一架車在光滑桌面滑行,冇摩擦就冇淨力,它會一直以同一個速度滑下去,唔會自己停。停,是因為有摩擦這個向後的力。所以牛頓第一定律講的不是「力令物件動」,而是「淨力令速度改變」。
叫學生講出:牆冇動而我有用力,說明力唔等於運動
第二幕:加速度:一條式處理三種問法
加速度是速度變化除以時間,單位是米每二次方秒。0 到 20 m/s 用 8 s,就是 20 減 0 再除以 8,得 2.5。接着用淨力等於質量乘加速度:1,200 kg 乘 2.5,得 3,000 N,這就是車輪要向前的淨力。若題目給的是推力 200 N 與摩擦 50 N,就要先寫淨力等於 200 減 50,得 150 N,才可以代入質量求加速度。次序永遠是:先寫淨力,再寫加速度,最後才代數字。
叫學生複述:先算淨力,再算加速度
第三幕:圖表:斜率是加速度,面積是位移
速度時間圖的橫軸是時間、縱軸是速度。斜線向上就是加速,水平就是等速,斜線向下就是減速。斜率等於速度變化除以時間,所以斜率就是加速度;圖下面積是速度乘時間,所以面積就是位移。最常見的錯是把面積當成加速度。你可以叫學生看單位:縱軸米每秒、橫軸秒,相乘得米,所以面積一定是長度。
叫學生用單位講出為何面積是位移
04 必教題型與步驟
| 題型 | 例子 | 步驟 | 答案 |
|---|---|---|---|
| 淨力計算 | 推力 200 N、摩擦 50 N、質量 50 kg,加速度幾多? | 1) 淨力等於 200 減 50,得 150 N。2) 加速度等於淨力除以質量。3) 150 除以 50 | 3 m/s²,方向與推力相同 |
| 由速度變化求力 | 1,200 kg 的車由 0 加速到 20 m/s 用 8 s,淨力幾多? | 1) 加速度等於 20 減 0 除以 8。2) 得 2.5 m/s²。3) 淨力等於 1,200 乘 2.5 | 3,000 N |
| 讀圖求加速度 | 速度時間圖上,第 0 至 8 秒由 0 升到 20 m/s | 1) 取兩點。2) 斜率等於 20 除以 8。3) 寫單位 | 2.5 m/s² |
| 圖下面積求位移 | 同一張圖,0 至 8 秒是三角形 | 1) 面積等於二分之一乘底乘高。2) 二分之一乘 8 乘 20 | 80 m,並說明單位是米 |
合理性檢查(一定要教):三個檢查:一是方向,淨力要寫方向,兩個力反向一定要相減而不是相加;二是單位,加速度寫 m/s²、力寫 N、位移寫 m,混了單位就一定錯;三是次序,先淨力後加速度,若學生一開始就把 200 N 直接除以質量,答案會大於正確值。數值上,8 秒由 0 到 20 m/s 平均速度是 10 m/s,位移必然是 80 m,可以用這條交叉核對三角形面積的答案。
05 獨立練習三題
| 題目 | 答案 | 想觀察什麼 |
|---|---|---|
| 60 kg 的學生站在升降機,升降機靜止,他的重量幾多? | 600 N | 有冇把質量與重量分開 |
| 150 N 推箱子走 4 m 用 3 s,功率幾多? | 200 W | 有冇先算功 600 J 再除以時間 |
| 速度時間圖顯示 5 至 10 秒維持 20 m/s,這 5 秒的加速度幾多? | 0 m/s² | 有冇把等速誤讀成加速 |
06 學生常見錯誤與糾正句
| 錯誤 | 學生通常這樣寫 | 導師這樣說 |
|---|---|---|
| 把「有力」等於「有速度」 | 因為有力,所以架車一定加速 | 力唔係用嚟保持速度,係用嚟改變速度 |
| 兩個反向力照加 | 淨力等於 200 加 50,得 250 N | 兩個力方向相反就要相減,你畫箭嘴先 |
| 面積當斜率 | 圖下面積就是加速度 | 睇單位:米每秒乘秒得米,面積只會係位移 |
| 忘記寫方向 | 淨力 150 N | 幾多牛頓,向邊一邊?答題要兩樣都寫 |
07 家課建議(直接指到練習卷題號)
- 壓強、浮力與浮沉,第 1 題 同樣要先分清「哪個力大」再落公式
- 熱傳遞與保溫,第 4 題 兩題都要用「能量流向」講理由
- 聲音與波動,第 2 題 同樣要先寫單位再代數
08 離場檢查(最後 5 分鐘)
| 題目 | 答案 | 判定 |
|---|---|---|
| 等速直線運動的淨力是幾多? | 零 | 答「向前有個力」表示仍把力與速度綁在一起 |
| 推 200 N、摩擦 50 N、質量 50 kg 的加速度? | 3 m/s² | 答 4 m/s² 表示用了 200 N 而不是淨力 |
| 速度時間圖水平線代表什麼? | 等速,加速度為零 | 答「加速中」要重教第三幕 |
09 導師常問
要不要學生背牛頓三條定律的原文?
不需要背英文原文。要講得出「淨力為零則速度不變」與「淨力等於質量乘加速度」這兩句的意思,並在題目中正確使用。
中三需要計拋體或圓周運動嗎?
不需要。中三科學只處理直線上的加速與減速,用速度時間圖處理轉向已經足夠,拋體與圓周留給中四物理。
45 分鐘夠不夠做圖表題?
夠,只要圖表只用一段加速加一段等速。若班上有半數人未掌握斜率,把獨立練習減為兩題,把時間留給圖表。
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