中學以下的素養教育與經驗談：國二下自然科，力與壓力
更新於 2022/08/23閱讀時間約 6 分鐘
每篇都要再次說明，所有的教學方法與手段，完全要看：
- 個人因素
- 社經背景
- 對應教材與年齡
沒有百分百適用，也不會有一招行天下的密技，最大差異在於針對個人或是多人數上課。而且不管多好的教材，只要學生本身完全沒有學習的意願，都是沒有用的，這時候就得要換其他方式，不能只看教材與方式。
筆者對第五章有機化合物的意見是，不要為了省時間上第六章，就上很快。這邊應該要配合生活中的實例，尤其是現在有太多網路影片可以擷取，像是醬油的生產、肥皂的製作，都可以邊上課邊輕鬆點的解釋，重點是連結到生活，讓學生覺得這些是值得看的。不然一直背背背，都沒有給予吸收的時間，效率極差。
國二下自然最後，也是國中最大的關卡，沒有之一。就是第六章：力。
因為，這關通過的人，大部分國三的牛頓運動學也就還好。過不了的人，筆者沒見過國三的運動學能活得下去。物理到這邊開始有累積的效應出現，力學入門沒弄好，直接讓國三接上的運動學倒掉，功與能就甭談。
不過，筆者也得承認，力因為看不見摸不著，所以變成一種很難具體化的章節，見過不少教師因為自己程度好，想像不到學生理解不能的原因，實在很可惜。
這邊會著重在一些觀念的釐清，跟提供一些教法，師長或同學可以參考參考。
力的定義與常見現象
筆者的經驗，是不要照著課本一步步走，建議教學者用一套完整的故事、脈絡去敘述力的現象，然後才開始進入計算，寧可慢也不要突然丟大量計算題。
力的定義是「使物體產生形變，或是使物體的運動狀態改變」，通常用箭頭來表示：
我們看不到力的本身，但可以透過力的表現來發現力的存在，也就是透過定義：
- a. 當有物體發生形體的變化，拉伸、壓縮等變形
- b. 物體本身的速度變化，從靜止到運動，加速或減速
而根據力的使用形式，可分為「接觸力」與「超距力」，簡單說接觸力就是要碰到才會影響物體，超距力可以不碰到物體就使其發生力的影響。
- a. 接觸力就是一般會碰到的，推力、拉力、摩擦力等
- b. 超距力像是磁力、重力
可舉例，像是地球不需要接觸你也可以用重力拉住你，不然跳起來試試看？一離開地面，若重力是接觸力，那麼你應該會浮起來，因為沒接觸就不會影響。
學習單從熟悉公式開始
整套介紹完，才開始講授怎樣計算，最初建議從虎克定律開始。
通常學生會對這種公式很昏，可以配圖去解釋：總之就是在彈簧沒有壞掉的情況下，「伸長量」跟施力成正比。伸長量伸長量伸長量，很重要講三次，不是長度是伸長的量。
到此為止，請開始丟學習單，力的計算很講求當場練，不這樣的話下課後保證忘記。照慣例，從簡單的等比伸長去講，有彈簧教具最好，出規律性的題目，例如
- 施力1kgw伸長10cm，那麼施力___會伸長30cm。
- 全長10cm的彈簧，施力10gw伸長1cm，施力50gw會伸長___cm。
從這種程度開始，學習單切勿拿坊間的題本丟下去，一開始以建立公式的特性為主。
力的平衡，不計算仍要建立觀念
其次是平衡的概念，國中現在不講三力平衡的計算，平衡只會出一個方向，三個力也只是推力或拉力的疊加，難度不高。這邊要建立的觀念，有點像是把牛頓定律先拿來講，筆者的經驗主要是提幾個：
1. 物體受到力的作用，必定會形變或是運動狀態改變，看不到不代表沒有，只是很小。放到奈米尺度下，就算是鐵塊，你兩手去擠壓，還是會有原子層級的變化啦，這邊怎麼講就看老師的想法。
2. 當物體平衡時，就會維持靜止，或是運動狀態不變。運動狀態不變，包含正在運動但沒有速度變化。要解釋，可以用生活化的比喻，例如跑步時有人助推，又有人回拉，兩個力若一樣，前進速度不變。這有點難，有小車子教具可能好一點，不過目前課程這算是國三的部分。
3. 就以國二來說，物體平衡代表合力為零，沒看到不代表不存在。例如物體放在桌面不是不受力，地球有一個重力往下拉，是桌子給了一個往上的支撐力撐住不動。可以舉例，放上去的物體太重，到桌子垮掉，就能證明並非不受力。
總之呢，解說看師長個人，以及學生可以接受的程度。筆者個人的建議是，真不行的話，把平衡就是合力為零這概念，反覆唸到記起來，至少解題需要。
摩擦力
大部分學生從這邊開始倒，倒掉的不是摩擦力觀念，是解題。就以定義來說，摩擦力是一種「在兩物體的接觸面上，阻止物體運動的力」。操作上來說：
- a. 方向與施力相反
- b. 大小與施力成正比
- c. 與接觸面的性質有關
題目大部分都是前兩者的問題，主要原因出在「不習慣」，例如下圖的解說：
其實這三種狀態，概念都是相同的，但為何學生搞不懂？因為題目大部分少了一件事情，請看下圖。
物體放置在平面上時，正向力是由重力提供的，但題目大部分不會說，只有遇到右邊兩個圖時，沒有畫上去學生反倒會覺得很怪，而這就是問題。
力平衡概念足夠，解題就不算難
一般國中在講這邊的時候，右邊（正向力在下方）的題目偏難，最左邊的是一般練習，而跟著題本解題的老師也往往忘了解釋，所以學生會記不起來正向力的重要。加上，力的平衡現在比較沒教，為了解題而解的同學往往會很挫折。
舉一個範例，一個常見題目如下：
範例：圖(一)中木塊重500gw，平放時最大靜摩擦力為200gw，若將其直立如圖(二)，欲使木塊不會下滑，則接觸面應產生多少gw的摩擦力？施力F為何？
答案：第一個摩擦力答案根本不用算，如圖：
因為往下的力是500gw，往上當然也要保持500gw才能平衡，無其他影響，則向下的重力等於向上的摩擦力。
第二個問題（施力F）其實是在問靜摩擦係數，由於國中沒有教，所以在此接觸面的條件下，應該先得到一個正向力與摩擦力的比。如圖
可知正向力500gw，物體不會動，摩擦力為200gw
得到此比例為500：200=5：2
所以再轉成圖(二)，正向力為施的力F，與摩擦力之比一樣5：2
F：500gw=5：2
F=1250gw
有資質的學生適度加強
其實學生不會是很合理的，一方面概念省略後，照道理這類題目不能再出，頂多出概念。另一方面，現在的力學也只是入門版，大多數人根本不會走上理工相關的路，教太深的確也不對。
但以各校的狀況來說，這就很難講了，筆者的意思是，會考不會考，跟學校不會考是兩回事。再說，這些課程對前段的自然組學生來說，也並不是學不來，作為篩選的方式亦無不可。
這邊的題目類型很多，不過會考卻不會太難，掌握一般題型要拿基本分並不難，鑽牛角尖解難題不見得是好事。但若學生本身有能力也有興趣，筆者就建議多給難題去想，資質能夠走理工科的人沒想像那麼多，就算有也需要很多練習，把潛能激發出來。
不過，老話一句，適量就好，不是只有這科要讀。
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