推與拉

小學物理從靜止開始、具有乾摩擦阻力閾值的一維反向定力

將任一個橘色力控制桿向側邊拉動,然後啟動推車。平衡這兩個力,或反轉較強的一側。

3D

拖曳裝置進行調整。拖曳背景進行旋轉。捲動以縮放。

測量記錄本

變更設定、測試預測並儲存結果。最多保留 12 個快照。

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. 1執行預設的不平衡力設定,並記錄手推車的移動方向。
  2. 2平衡把手上的力,然後從靜止狀態重新執行。
  3. 3反轉力的方向,並比較帶正負號的位移。
  4. 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

正方向為右方。
這些表示式適用於從靜止開始、合力克服阻力之後的情況。

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

  1. Q1大小相等的力朝相反方向拉動時,會發生什麼事?
  2. 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。