加速運動

國中物理一維等加速度運動,採用精確的運動學方程式

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關於此實驗

加速度會改變速度,但正加速度並不總是代表物體正在加速。讓台車以負速度和正加速度運動,觀察它減速、停止並反向運動。速度-時間圖會在轉向點穿過零點;其帶符號的面積代表位移。

學習目標

  • 在控制其他變數不變的情況下,探究時間如何影響速度。
  • 使用圖表和數值讀數來檢驗預測。
  • 說明物理假設,以及此模型不再適用的情況。

使用方法

  1. 1使用預設值。預測台車反向運動的時間,然後拖曳到 2 秒。
  2. 2儲存曲線並將加速度改為 -2 m/s²。比較斜率。
  3. 3將加速度設為零。是什麼決定了這條水平線?
  4. 4將初速度設為零,並將時間加倍。比較速度和位移。

模型

速度線性變化
相對於原點的位移

假設

  • 加速度保持恆定,運動從座標原點開始。
  • 模型未考慮碰撞或軌道邊界。固定刻度尺的範圍為 -400 m 至 400 m。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1為什麼加速度為正時,速率卻會減小?
  2. Q2初速度為 -4 m/s、加速度為 2 m/s² 時,4 s 時的位移是多少?

常見問題

為什麼小車會回到原點?

在這些預設設定下,2 s 之前的負位移會抵銷 2 s 到 4 s 之間的正位移。

圖中顯示的是速率嗎?

圖中顯示的是帶正負號的速度。速率是速度的絕對值,因此不可能為負。