科學溫習筆記：重力

大家好！你有沒有想過，為什麼你跳起來後總會回到地面？又或者月球為什麼沒有飄離地球呢？這些大問題的答案，都指向一種叫做「重力」的作用力。它是整個宇宙中最重要、最基本的作用力之一！在這些筆記中，我們將會探索重力是什麼、它如何影響我們，並揭開「質量」和「重量」之間的大不同。讓我們開始吧！


1. 什麼是重力？ (宇宙的巨大拉力)

簡單來說，重力是一種無形的拉力。它是任何兩個具有質量的物體之間存在的引力。沒錯，是「任何」兩個物體！

以下是主要概念：
  • 重力是一種引力。這表示它總是把物體拉近，絕不會把物體推開。
  • 所有具有質量的物體都具有重力。地球、太陽、月亮、你的書包，甚至連你都有自己的重力！
  • 引力的大小取決於兩件事：
    1. 質量：物體的質量越大，其引力就越強。(這就是為什麼我們能感受到地球巨大的拉力，卻感受不到身旁朋友微弱的拉力)。
    2. 距離：物體之間的距離越近，引力就越強。

重力是接觸力還是非接觸力？

記住，有些力需要接觸物體才能產生作用（例如推門——這是一種接觸力）。而有些力則可以從遠處產生作用。

重力是一種非接觸力。地球不需要接觸掉落的蘋果就能把它拉下來。它能隔空拉動蘋果，就像磁鐵不接觸萬字夾也能吸引它一樣。

你知道嗎？

當你站在地面上時，地球正用重力把你往下拉。但你猜猜看？你也在用你自己的重力把地球往上拉！只是因為地球的質量與你相比非常巨大，所以我們只會感受到它的拉力。

重點總結

重力是任何兩個具有質量的物體之間的一種非接觸拉力。質量越大，拉力就越強。


2. 地球重力與重量

我們居住在一個名為地球的巨大球體上，它擁有龐大的質量。正因為如此，它對其表面或附近的所有物體都產生非常強大的重力拉動。這種拉力就是我們所稱的「重量」。

它往哪裡拉？

地球重力總是將物體拉向地球的中心。無論你身處地球何處——澳洲還是北極——「下方」總是指向地球的中心。這就是我們以及所有物體，例如建築物、水和空氣，都能被固定在地面的原因！

那麼，什麼是重量呢？

這點超級重要！在科學上，重量是測量重力施加在物體上的力的大小。既然重量是一種力，我們就用力的科學單位來測量它：牛頓 (N)。

快速複習小貼士

概念：重量
定義：重力施加在物體上的力。
測量單位：牛頓 (N)。
測量工具：彈簧磅 (或測力計)。

重點總結

重量是重力將物體拉向地球中心的力。它的單位是牛頓 (N)。


3. 質量與重量 (易混淆概念！)

如果一開始覺得有點難，別擔心！許多人在日常生活中會把「質量」和「重量」這兩個詞混為一談，但在科學上，它們是截然不同的概念。讓我們把它弄得一清二楚吧。

什麼是質量？

質量是構成物體的「物質」量。你可以把它想像成你用來建造某物的樂高積木數量。質量的單位是公斤 (kg)。

關於質量，最重要的一點是：無論物體在宇宙中的任何位置，其質量永遠不變。

例子：如果你的質量在地球上是 50 公斤，那麼在月球上，你的質量仍然是 50 公斤；在深空中飄浮時，也一樣是 50 公斤。構成你的「物質」量是不會改變的！

讓我們來比較一下！

以下是兩者差異的簡單比較：

質量
  • 定義：物體所包含的物質量。
  • 單位：公斤 (kg)。
  • 隨地點改變嗎？不，它永遠保持不變。
重量
  • 定義：重力施加在物體質量上的力。
  • 單位：牛頓 (N)。
  • 隨地點改變嗎？是！它取決於重力的大小。

月球上的太空人

想像一位太空人。假設她的質量是 70 公斤。
- 在地球上，她的質量是 70 公斤。地球重力對這個質量施加很強的拉力，所以她的重量大約是 700 牛頓。
- 在月球上，她的質量仍然是 70 公斤（她還是由同樣的物質構成的！）。但是月球的重力要弱得多。所以，她在月球上的重量只有大約 115 牛頓。
這就是為什麼太空人能在月球上跳得那麼高、那麼輕盈——因為把他們往下拉的重力（他們的重量）要弱得多！

小心常犯錯誤！

當你使用體重磅時，你可能會說：「我重 60 公斤。」在日常生活中這樣說沒問題。但在科學上，這是錯誤的！你的體重磅測量的是重力（你的重量，單位是牛頓），但它的設計是為了顯示與之相關的質量（單位是公斤）。所以你應該說：「我的質量是 60 公斤！」

重點總結

質量是物體所含的「物質」量（公斤），它在任何地方都是恆定的。重量是重力施加在該質量上的拉力（牛頓），它會根據你所在位置的重力強弱而改變。


4. 太空中的重力

重力不只影響地球上的事物。它還控制著太空中的一切，從行星圍繞太陽運行的方式，到太空人在太空船中漂浮的現象！

逃離地球重力

要進入太空，火箭必須以非常非常快的速度飛行，才能克服地球強大的重力拉力。它需要巨大的推力（稱為推進力）才能將其從地面推開，並逃離試圖將其留在這裡的強大引力。這正顯示了地球重力有多麼強大！

什麼是「微重力」？

我們經常看到太空人在國際太空站 (ISS) 中漂浮，並稱之為「零重力」。但這並不完全正確！國際太空站其實仍然相對接近地球，地球的重力仍然對它及裡面的太空人產生拉力（大約是地表重力的 90%）。

那麼他們為什麼會漂浮呢？答案是太空站及其內部的一切都處於圍繞地球不斷自由落體的狀態。
打個比方：想像你身處電梯中，然後纜繩突然斷裂了（別擔心，你很安全！）。在你墜落的那一刻，你和一支你鬆開手的筆都會漂浮在彼此旁邊。你們都以相同的速度墜落。這就是軌道上發生的情況，它產生了失重的感覺，科學家稱之為微重力。

重點總結

火箭需要巨大的推力才能逃離地球重力。太空中的「漂浮」（微重力）是由於圍繞地球不斷處於自由落體狀態所造成的。