關於此實驗
拉動玩具手推車兩側的把手。平衡兩側的力,或讓一側的力更大,並比較質量和軌道阻力如何改變手推車的運動。
學習目標
- 找出合力的方向和大小。
- 預測受力平衡的手推車何時會保持靜止。
- 比較相同的力作用於不同質量時產生的加速度。
使用方法
- 1執行預設的不平衡力設定,並記錄手推車的移動方向。
- 2平衡把手上的力,然後從靜止狀態重新執行。
- 3反轉力的方向,並比較帶正負號的位移。
- 4增加足夠的乾摩擦力使手推車保持靜止,接著逐漸增大一側的力,直到手推車開始移動。
模型
假設
- 每次變更參數都會從靜止狀態開始新一輪執行。各個力位於同一直線上,並在執行期間保持恆定。
- 乾摩擦力可以在所選上限範圍內平衡外加力。一旦開始滑動,其大小就等於該上限。
- 此模型不考慮滾動慣性、空氣阻力和軌道末端碰撞。場景採用固定的距離比例,並在小車接近視野邊緣時跟隨小車移動。
在課堂上試試這個實驗
- Q1大小相等的力朝相反方向拉動時,會發生什麼事?
- Q2施加的力不為零,合力怎麼可能為零?
常見問題
為什麼把手上的力不相等時,推車有時仍會靜止?
當兩者的差值低於設定的阻力上限時,靜摩擦力會抵銷這個差值。
力平衡是否總意味著速度為零?
力平衡意味著加速度為零。本活動每次執行都會重設為靜止狀態;慣性實驗則會另外示範速度不為零時力仍然平衡的情況。