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範例:伽利略實驗與力學能守恆[102學測]

16 世紀伽利略設計了一個光滑沒有阻力的斜坡道實驗,如圖所示。左邊的坡道斜度是固定的,但是右邊坡道的斜度與長度不同,甲為最陡坡道,丁為一假想情境,沒有任何坡度且可水平的展延到無窮遠處。將一小球分別在甲、乙、丙、丁四個坡道由高度為h的P點靜止放下,實驗發現,在甲、乙、丙三個坡道,球最後都可以到達高度相同的 L、M、N 三個點,且與球的質量無關。
(1)根據上文,下列敘述哪些正確?(應選2項)
 (A)在坡道底部,較重的球比較輕的球滑動速度較快
 (B)在坡道底部,較輕的球比較重的球滑動速度較快
 (C)不同質量的球所受的重力都相同
 (D)球經由丁坡道滑下後會維持等速度前進,不會停下來
 (E)利用丁坡道的想像實驗可推論出動者恆動的說法。
(2)上文所描述的運動過程中,下列哪些物理量不會隨時間發生改變?(應選2項)
(A)甲坡道上球的重力位能
(B)乙坡道上球的動能
(C)丙坡道上球的力學能
(D)丁坡道上球的重力位能
(E)丁坡道上球的力學能。

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