狐狸貓和小數蛙 拿著剛獲得的玩具機械手臂 玩推啤酒杯遊戲 玩法是： 操控機械手臂　先調整好左右方向後 按住「前進」鍵 使機械手臂推著啤酒杯向前 開始前進後就不可以調整方向 而讓杯子向前移動 到最靠近虛線圈內的人獲勝 兩個人正玩得不亦樂乎 小數蛙突然覺得疑惑 慣性定律不是說「靜者恆靜」嗎？ 為什麼靜止的啤酒杯突然移動了？ 在公布答案之前 狐狸貓先向小數蛙解釋了 「加速度」的概念 我們從上一單元學到 如果一個物體不受外力 或所受外力合力等於0 物體的運動狀態應該會維持不變 但當一個物體的運動狀態被改變 也就是速度發生變化　就代表一定有 合力不為0的外力作用在物體上 而使物體作加速度運動 接下來要公布問題的答案囉！ 在推啤酒杯遊戲中 啤酒杯原本靜止在桌上 此時啤酒杯的外力合力等於0 當小數蛙操控機械手臂 推著啤酒杯向前 這個外力改變了啤酒杯靜止的狀態 使它向前作加速度運動 當物體受外力作用時 會沿著外力合力的方向產生加速度 以啤酒杯的例子來說 機械手臂將啤酒杯往右推 外力合力的方向向右 因此啤酒杯的加速度方向也會向右 小數蛙突然好奇起來 他知道有外力的存在 但怎麼知道施多少的力 會使物體產生多少的加速度呢？ 狐狸貓和小數蛙分享 「牛頓第二運動定律」的概念 牛頓第二運動定律又稱為運動定律 它有一個很重要的公式： F=ma 字母代表的意思 分別是外力合力、質量與加速度 這個公式的意思是 物體所受的外力合力 等於物體的質量與加速度的乘積 F的單位為牛頓Newton　簡記為N 以啤酒杯的例子來說 啤酒杯的質量是1公斤 產生的加速度為每秒平方1公尺 套入F=ma的公式 就是F等於1 kg乘以每秒平方1公尺 得出啤酒杯 所受到的外力合力大小為1牛頓 小數蛙覺得疑惑 那麼物體的外力合力、質量、加速度 這三者間互相影響的關係是什麼呢？ 從F=ma的公式中我們可以看出 當我們施1牛頓的力 來推一個質量為1公斤的物體時 可產生每秒平方1公尺的加速度 而施10牛頓的力 來推同一個質量為1公斤的物體時 則會產生每秒平方10公尺的加速度 因此在質量相同的情況下 外力合力越大時 產生的加速度會越大 也就是外力合力與加速度成正比 而當我們施10牛頓的力 推一個質量為1公斤的物體時 可產生每秒平方10公尺的加速度 同樣施10牛頓的力 去推一個質量為10公斤的物體時 則會產生每秒平方1公尺的加速度 因此在外力合力相同的情況下 物體的質量越小 產生的加速度會越大 也就是質量與加速度成反比 講解完公式後 狐狸貓讓小數蛙猜猜看 啤酒杯靜止在桌面時 物體是否受力？ 如果有受力　受到的又是哪一種力呢？ 根據牛頓第二定律 當質量為m的物體受到地球吸引 具有重力加速度g 所以物體所受的重力W=mg 以啤酒杯的例子來說 我們已經知道一個物體 在地表附近的重力加速度 是每秒平方9.8公尺 也知道啤酒杯的質量是1 kg 代入公式後 所受的重力W等於1 kg乘以每秒平方9.8公尺 得出啤酒杯所受的重力為9.8牛頓 但因桌面同時提供一個9.8牛頓 向上的支撐力 所以啤酒杯可以在桌面上維持靜止 小數蛙很好奇 9.8牛頓的力是多大呢？ 狐狸貓提醒小數蛙 我們曾經學過 1公斤的物體在地表附近 所受的重力大小約為1公斤重 也就是說9.8牛頓 大約等於1公斤重 解釋完牛頓第二運動定律後 狐狸貓請小數蛙想想看 在日常生活中 有沒有和這個定律有關係的例子呢？ 螢幕前的你　能幫小數蛙 解答這個問題嗎？ 小數蛙想了好久沒有想法 狐狸貓忍不住了 直接講出他想到的例子 汽車的安全氣囊 就是運用這個原理來做設計的 由F=ma公式來看 對同一個物體時 當加速度越小 物體承受的外力也越小 那加速度應該怎麼變小呢？ 當物體速度變化量相同時 所經歷的時間越長 則產生的加速度就越小 在發生撞擊時 汽車的安全氣囊會充滿空氣 擋在人與方向盤之間 延長人撞擊到方向盤 所花的時間 藉此減少人撞到方向盤的衝擊力 小數蛙經過狐狸貓的詳細說明 已經學會牛頓第二運動定律的概念 他決定做一份重點整理 來幫助自己記憶： 當外力合力不為0時 代表物體有加速度 物體運動速度會改變 物體受外力作用時 會沿著外力合力的方向產生加速度 當質量相同時 外力合力與加速度成正比 當外力合力相同時 質量與加速度成反比 力的單位為「牛頓」 最後　小數蛙邀請螢幕前的你 和他一起來腦力激盪！ 試著想想看　當一個5公斤的物體 靜置於桌面上時 在水平方向上 需要花費多少牛頓的力 才能推動物體 讓物體產生每秒平方2公尺的加速度呢？