榮獲日本全國學校圖書館協議會選定圖書！

以牛頓力學為主，徹底圖解分析「力」「能量」「功」「運動」等基本概念

不用勉強閱讀嚴格的定義與冗長的算式，也不用生吞活剝難懂的專用術語，只要會畫圖就會解題！

完全圖解分析力與運動，功與能量！

力學是物理的入口，是物理的基礎，是對物體形狀或運動狀態造成改變作用的來源。

將力學做為「道具」使用，不僅在學問上，更能應用於工作與日常生活中的方方面面！

●重量原來並不固定？

──重量指的是地球將物體往地心方向拉的力量，而非物體本身具有的量，所以大小會隨著被拉往地心的力大小而異，並非定量。

●速率和速度是一樣的東西嗎？

──不一樣。速率只有大小(每單位時間移動的量)，稱為純量；速度則同時具有大小與方向(指行進路徑方向)，稱為向量。

●該如何與孩子順利玩拋接球？

──拋出的球速，取決於水平方向的速度，所以向斜上方拋出會比較容易接到。

●除了能量守恆，動量是否也會守恆？

──動量=質量X速度，是一種向量，在獨力的系統裡，即使運動發生變化，動量依然會守恆。這就是動量守恆定律。

●既有正加速度運動，那是否也有負加速度運動？

──開使用動後的加速度運動稱為「正加速度運動」，而減速運動就稱為「負加速度運動」。

●自然界的基本作用力有幾種？

──重力(萬有引力)、電磁力(分子間作用力)、弱作用力(原子核內的粒子交換)、強作用力(形成原子核)，共四種。

從溜滑梯討論斜面運動、從腳踏車探討圓周運動、打棒球認識動量、拖行李了解摩擦力、電梯上升下降使體重忽重忽輕、踩煞車是在作負功……日常生活中的牛頓力學無所不在，槓桿、彈簧、滑輪、碰撞，教你畫力學圖快速解題。

作者

小峯龍男 Tatsuo Komine

1953年生於東京。1977年畢業於東京電機大學工學部機械工學專業。曾任職於東京電機大學高中部，為NPO法人組織科學技術立國創生推進會會員。日文著作豐富，包括：《開始吧！愉快的電子實驗》、《電子實驗基礎》、《機械工程基礎》、《流體力學基礎》、《製圖基礎》、《機構學結構與基礎》、《電子迴路結構與基礎》等。

譯者簡介

龔恬永

2002年畢業於國立交通大學電子工程學系。JLPT N1滿分，日文藏書量達一整面牆並持續增加，喜愛透過原文書吸收第一手文字資訊、品味該語言特有語感，並學習同為資源匱乏海島型國家的世界強國日本，以及北歐高福利小國的小至日常思維大至社會構造與國家運作，作為小我價值觀與處世的指引與借鏡。欲貢獻所學所識於社會，而開始兼職譯者，包括英日、中日互譯，領域涵蓋科技翻譯、專利翻譯及一般領域。

目錄

前言

第一章　力學的第一步
1-1　力學、力與運動的關係
1-2　力是使物體形狀及運動狀態的原因
1-3　慣性與質量：物體運動的傾向
1-4　決定物體重量的要素　重量與重力
1-5　我們生活在重力與慣性之中　重力場與慣性座標系
1-6　書桌上的書所受到的力－力的作用，作用力與反作用力
1-7　摩擦力是在物體接觸面之間產生的相對運動
1-8　描述物體的運動－質點與座標系
1-9　速率與速度　純量與向量
1-10　測量的規定　物理量與單位
1-11　跟孩子玩投球的秘訣　拋球運動
1-12　向量的表示法與運用
1-13　力與力矩平衡　施力在剛體上
1-14　作功使物體移動
1-15　能量是作功的能力　能量的形式和能量守恆
1-16　改變物體運動狀態的動量　動量守恆定律40
專欄　日常生活中，到處都是力學實驗室

第二章　物體的運動
2-1　賽跑運動　基本的平面運動
2-2　速度的國際標準SI單位　速度的單位與換算
2-3　等速度運動的範例
2-4　圖像化解題　等速度運動
2-5　另類的解題思考　如何活用作圖
2-6　汽車發動、行駛到停止　加速度運動
2-7　以等加速度行駛的車子　等加速度運動公式
2-8　等加速度運動的計算，範例(1)　公式解題
2-9　等加速度運動的計算，範例(2)　作圖解題
2-10　重力作用的垂直向下運動　自由落體
2-11　鉛直下拋‧鉛質上拋　鉛直方向的加速度運動
2-12　鉛直拋體運動的練習　練習運用公式
2-13　徒手開根號　直式開方法
2-14　向上斜拋的球如何運動？　斜向拋射運動
2-15　認識三角函數　三角函數基本介紹
2-16　仰角45度可拋球最遠　斜向拋射範例解說
2-17　雲霄飛車的速度　斜面的運動
專欄速度與我們的感受

第三章　力與運動
3-1　自然界的四大基本作用力　抵抗力來自電磁力
3-2　力的各種作用　力的種類
3-3　力的合成與分解　向量作圖
3-4　作用於同一點之力的平衡　合力為零
3-5　重力‧重量的單位　牛頓還是公斤？
3-6　靜者恆靜，動者恆動　牛頓第一運動定律
3-7　質量與加速度　牛頓第二運動定律
3-8　作用力與反作用力，非慣性系統的運動　牛頓第三運動定律
3-9　探討電梯的運動　慣性力與運動方程式
3-10　力與運動：電梯與重物　電梯的力學問題
3-11　接觸面上阻礙運動的力　摩擦力
3-12　推車的運動　非慣性座標系的摩擦力
3-13　斜面上物體的運動　斜面與摩擦
3-14　拔河的勝負關鍵在於摩擦力　摩擦力的探討
3-15　探討圓形軌道上的運動　等速圓周運動
3-16　圓周運動的作用力　向心力
3-17　轉彎時身體感受到的力　離心力
3-18　使物體旋轉的能力　力矩
3-19　尋找我們身邊的力矩　簡單的計算範例
3-20　物體受力的力平衡　力的平衡與重心
3-21　推動箱子，但不可倒下　重點在箱子的底面積
3-22　力矩的作用　力偶與力矩
專欄　力矩與Torque

第四章　功與能量
4-1　實際體驗功的定義　力學的功
4-2　功的廚房實驗　力與功
4-3　作功不輕鬆　動滑輪與組合滑輪
4-4　利用三角形作功的智慧　斜面的作功
4-5　功與能量的關係
4-6　古典力學的物體能量　力學能
4-7　彈簧的功與能　彈性能
4-8　重力為保存能量的力　力學守恆定律
4-9　雲霄飛車的運動　運用能量守恆定律
4-10　鞦韆的擺動　單擺的能量守恆定律
4-11　摩擦力消耗能量　非保存力
4-12　力學能與熱能　作功與熱
4-14　熱量守恆　熱力學第一定律
4-15　能量轉換與腳踏車煞車　熱與作功
4-16　能量大小與作功速率　功率
4-17　差動滑車的作功　功率的計算
專欄　地下鐵軌道的節能對策

第五章　動量與衝量
5-1　動量顯示物體運動的慣性　動量守恆定律
5-2　動量與動能　功式的變形
5-3　能量的作功與衝量　計算範例
5-4　物體的碰撞與反彈　恢復係數
5-5　自由落體的反彈高度　自由落體的恢復係數
5-6　碰撞是重心接近再遠離的運動　碰撞後的速度
5-7　求碰撞後的速度　碰撞的驗證
5-8　斜向彈性碰撞　平面的碰撞
5-9　打棒球與飛機的行進　動量的思考
5-10　水與空氣的運動　流體力學
5-11　水管的水與噴射引擎　流體的動量
5-12　水道的衝擊及衝擊式水車　流體的衝擊力
5-13　流體力學的運用　上升力與下壓力

索引189

序／導讀

前言

本書以物理學的入門「牛頓力學」為主題，希望讀者能先將全文從頭到尾快速讀過一遍，為此特別繪製了容易閱讀的插圖。

力學涵蓋各種不同的領域。在本書中，將以小學至高中的理科或物理課程中所涵蓋的「力」、「能量」、「運動」等基本觀念為主。也就是稱為牛頓力學、古典力學的範疇。

日常生活與力學之間有著密不可分的關係。在學校裡學習力學的時間並不充足，大多都以解題結束課程。因此，想必對於一些人來說，力學就維持在似懂非懂的狀態，留下的只是艱深的印象。

我想要計畫寫這本書的契機，是因為我認識了一個小學四年級的女孩。編輯人員向我說明此書企劃的大約兩週前，有一個曾經閱讀同一家出版社發行之「流體力學」相關書籍的學生，打電話到我家。

女孩對我說，「由於春假的功課，我正在查詢『浮力』相關資料，有些問題想向您請教。」聽說女孩的住址，原來就在我過去生活圈附近，於是隔天我跟她約在她家附近的公立圖書館，在大廳角落的座位區，就這樣聊了約一個小時。

女孩熱衷地查詢了許多資料，事先準備的幾個問題，都很切中核心，我也盡可能地以簡單的詞句回答。

如果今天是在教高中生，可以列出算式，向學生說明「因為這樣，所以會浮起來」、「因為這樣，所以會沉下去」就結束了，但當時我一邊說明一邊思考，不知道是否究竟能讓小學生理解多少的情況下，對方還能完全理解我的說明，著實令我欣慰。而拿到本書的企劃案，正是我剛剛經歷過這樣的體驗沒多久的事情。

因此在這本書中，我會盡量避開嚴格的定義及冗長的算式，希望對於力學有困難印象的人，都能夠理解的方式，去說明與呈現。抱著這樣的期待，我提筆寫下第一章。相信各位讀者經過略讀，就可以概略性地了解本書所涵蓋的內容。

然而，從第二章開始，我不得不利用相當篇幅列出許多算式。這是因為力學的說明，最少篇幅的必要算式與例題，還是無法避免的。在這些算式中，我並未使用數學高程度的計算，而僅僅使用一般算術來解答問題。

所以，我在說明文中特別注意避開一些數學專用術語，如「把…微分、把…積分…、把…內插」等。

但如果實在沒有其他更好的說明方式，我還是會使用三角函數。思考三角函數讓許多人剛起步就跌倒，是令人討厭力學的元兇，因此本書於三角函數的篇幅中，特別設立了「懂了就會」的簡易部份。

力學中重要的向量，我不會使用向量記號F箭頭標示。不嚴格要求向量符號箭頭方向，因此使用插畫代之，不致於產生太大的困擾。

關於文中的名詞，參考編輯的建議，也使用讀者較易閱讀的標示方式。

此外，我將搬運腳踏車、搬運行李等日常生活中常接觸的現象簡化，作為力學的模型。

這種種的用心，都是為了能讓讀者順利從頭讀到最後，也是本書的出發期望。各位讀者讀完本書，若能感到「力學其實也不是這麼困難！」我將感到非常榮幸。

文末，再次感謝給我此次執筆機會，並提供諸多建言及鼓勵的科學編輯部中右文德先生，還有為了支援讀者的理解而繪製示意圖，將算式細心排版的製作人員。在此表達我由衷的感謝。