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109 學年度普通型高級中等學校數理及資訊學科能力競賽臺灣省第 5 區複賽
物理科實驗試題第一題
編號：
一、題目：
參考下圖一，當船舶要停靠碼頭時，會以纜繩纏繞在岸邊的圓樁，此時人的拉力
為
𝑇 ，船舶那一端繩子的張力為𝑇 ，只要 𝑇
𝑇 𝑒
纜繩就不會被船舶拉動(即不滑
動
)，其中
𝜇 為纜繩與圓樁的靜摩擦係數，β 為纜繩纏繞圓樁的角度(單位為徑度量)。
類似的現象也會出現於可撓式電纜，如自行車的變速線與煞車線
(如圖二所示)。
可撓式電纜透過內纜線與外殼的相對運動傳遞力量，因此拉力傳遞的方向不受限於直
線，此時內纜線與外殼之間摩擦力與電纜佈線角度有關。
請利用棉線
(內纜繩)與透明水管(外殼層)作為可撓電纜簡化模型，使用下列器材設
計實驗，求棉線與透明水管內管壁的靜摩擦係數。
𝑇
人
𝑇
船舶
圓樁
圖一
圖二
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二、實驗器材：
[請清點下列器材，如有短缺請立即報告補齊，自行準備之器材不在補發或提供之範
圍。]
名稱
規格
數量
棉線
1 條
透明水管
1 條
PP 板
約
60x50cm
1 片
魔帶
長度
1m
1 卷
透明膠帶
1 卷
美工刀
1 支
剪刀
1 把
直尺
45cm，最小刻度 1mm
1 支
量角器
1 個
方格紙
A4，最小刻度 1mm
3 張
方格紙
A4，半對數
3 張
白紙
3 張
免洗筷子
1 雙
掛碼
20g
3 個
彈簧秤
可秤
250g，最小刻度 10g
1 個
計算器
科學型計算機
(考生自備)
1 台
[以上器材不一定全部用到]
三、說明：
1. 請先核對試題及答案卷上編號與您的編號是否相同，若不同請立即報告。
2. 實驗報告請書寫於答案卷上(第 3~6 頁)，內容必須包含
(1) 實驗步驟(含設計圖)
(2) 數據紀錄、分析與作圖(作圖繪於方格紙，剪下黏貼於答案卷上)
(3) 實驗討論
3. 實驗操作過程之評審，主要依據實驗報告，所以務必在報告中詳細記載。
4. 實驗完畢後，請將所有器材還原。