牛頓第二運動定律

高中物理固定質量的物體在無阻力的情況下由靜止開始，受到恆定的水平合力

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關於此實驗

牛頓第二定律將原因，合力，與結果，加速度連結起來。對推車施加帶正負號的水平力，並比較不同質量下的力－加速度直線。箭頭表示合力的方向，而讀數則預測經過所選時間後的運動。

學習目標

在控制其他變數不變的情況下，探討合力如何影響加速度。
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將質量維持在3 kg。將力從6 N增加至12 N，並比較加速度。
2選擇「加速度」，儲存曲線，然後將質量加倍至 6 kg。在相同的力下比較斜率。
3施加一個負方向的力。說明速度和位移的正負號。
4將合力設為零。模型預測這輛起初靜止的推車會如何運動？

模型

a = F_{net} / m

合力決定加速度

v = a t, x = \frac{1}{2} a t^{2}

從靜止開始的運動

假設

質量保持不變，台車從靜止開始，輸入的力是水平方向的合力。
重力與支持力在垂直方向上互相抵銷。沒有摩擦力和空氣阻力。

在課堂上試試這個實驗

Q1要使一輛質量為 4 kg 的台車以 2.5 m/s² 的加速度運動，需要多大的合力？
Q2在力不變時，質量加倍為什麼會使加速度減半？

常見問題

這個力是施加的力，還是合力？

這是所有水平方向的力相加後的合力。此模型中沒有阻力。

力為零是否總是代表速度為零？

不。合力為零代表速度保持不變。這個特定模型從靜止開始，因此力為零時速度也為零。