110 年學科能力測驗試辦考試 自然考科 第 60（b） 題

幾位同學在玩磁鐵時，發覺兩磁鐵靠近時磁力特強，遠離之後就幾乎不會互相影響，於是想要探究兩磁鐵間的作用力F與彼此距離d的關係。因為市售的秤或天平都會和磁鐵作用，於是他們利用開口保特瓶和塑膠直尺，設計製作一個天平，如圖15所示，以O為轉軸（支點），右瓶外的底部為黏貼的磁鐵M₁，起初無其他磁鐵靠近時，左瓶需裝一些細砂，以達左右等高水平。

圖16右瓶的下方另有一磁鐵M₂，用多層紙片可以調整與M₁的距離d。探究過程中，逐次增添右瓶中的水量V，以紙片數量調整M₁與M₂之間的距離d，使天平恢復水平，重複數次實驗後，將實驗數據記錄於表9。

類似於圖16天平的右臂常稱為探測懸臂，廣泛應用於各種探究，圖17為2011年我國高中生參加國際科展獲獎的探測懸臂系統，用以探究魚卵的生物力學特性，其中O為轉軸（支點）。固定在探測懸臂上的反射鏡可將雷射光投射於遠處屏幕，藉此放大探測棒傳感源自樣品（Y）的微小形變或振動。探測懸臂左端下掛一個磁鐵，其外圍有線圈（X），可在線圈上通以電流對磁鐵施力，或測量線圈上產生的應電流，以觀測磁鐵的運動，進而得知探測棒對樣品（Y）施力或量測樣品的振動。