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中學以下的素養教育與經驗談：國三上自然科，力與運動

接下來討論力與運動，這其實就是牛頓運動學的基礎，關鍵在於「力」，一定要先把力弄懂，不能只關注運動。學生要打開牛頓運動學的門，就要知道本章節力與運動的標題，不是在唬你，而真在講施力與產生運動的關係。

一開始會教慣性定律，後面才開始上第二定律，不過筆者習慣上都是先統整上觀念，後面才開始正式來。統整的方法，就是不停、反覆的問「這題目的施力狀態」，問到學生，同學你自己看到任何題目，立刻先判斷施力與受力情況。

整體來說，所有題目的開頭都可以分成這兩項討論

也就是先把 F=ma 的內涵跟同學說，後面再根據這兩樣去區分，解釋各種狀況。筆者上這邊的課都是如此，先把受力情況解釋完，後面細項去講。

當物體所受合力為零，物體會靜止不動，或作等加速度運動。進一步可以分成兩種情況。

這兩個狀態為何要講？筆者的經驗是，很多同學會誤解，以為慣性定律有「不受力」狀態，這在地球上是不可能的，因為地球本身就有重力向下，一個靜止的物體，一定有向上的支撐力，抵銷了重力向下作用。

如果沒有建立好，會出很多問題，這些問題的本質，就是「漏看」。力學中最常見失誤，屬漏看、漏算某個作用力。個人經驗上，忽略靜止物體本就有至少兩股作用力，應該是起頭。

到這邊後，筆者才會開始講慣性定律：

白話文說，一個物體沒有受到新的外力作用，或是外力作用合力為零，此物體會保有原本的運動狀態：

另一個毛病可能要請各位小心，有一些同學會把運動解釋成有動，靜止就不是運動……

慣性定律的解釋不難懂，一開始都是拿簡單物體，如下圖：

沒有外力作用下，要不靜止、要不等速度運動。但解釋到一些題目上就開始會出錯，如公車煞車人怎麼傾倒，除了生活性比喻外，筆者的經驗是，沒有分段去解釋，如下圖。

手持木板，木板上放了一個物體，等速向有邊一動，假設接觸面光滑沒摩擦力。請問突然之間木板停下後，此物體會怎麼動？

同學幾乎都會說往右邊，這拿課本上面放會板擦之類，現場表演一次就好。用這類案例，告訴學生這就是慣性，上面的物體有速度，木板雖然急煞，但物體並沒有煞車。

所以問題出在哪？出在典型的公車掛雨傘題目，筆者建議不要講公車，請自己帶把傘去秀給學生看，如下圖。

問同學，等速向右邊移動，急煞的瞬間，傘會怎麼動？

大部分學生都會回答，雨傘會在上面的棍子滑動，甚至會飛出去，右邊的傘被緊握住，不會飛出去。這樣答就很好，接著就是反覆甩幾次給同學看，筆者建議把這根木棍，拿去用砂紙磨到非常平滑，效果較好。

為何要如此？多用幾次，學生會發現到，雨傘依然往右邊飛出去，只是因為手抓住傘柄，傘才不會飛出。老師可以在這邊誘導，問學生整支傘的運動狀況，是不是還是往右邊傾？最後，導出結論，慣性會讓物體保有原本的運動狀態，之所以沒有飛出去是因為「被其他力拉住」。手抓著上方，所以傘飛不出去，只有下方的傘尖被甩出。

重點是那種動態表示，同學一定要自己感受慣性，了解到每一個物體的主客體之分，誰被推、又被誰拉，從力的角度去看慣性，不是運動的樣子。這就是最多人慣性弄混的地方，想用運動的感覺，而不是受力的狀況去判斷。