推与拉

小学物理从静止开始、带有干摩擦阻力阈值的一维反向恒力

将任意一个橙色力控制杆向侧面拉动,然后启动小车。平衡这两个力,或反转占优势的一侧。

3D

拖动装置进行调整。拖动背景进行旋转。滚动鼠标滚轮进行缩放。

测量记录本

更改设置、测试预测并保存结果。最多保留 12 个快照。

关于此实验

拉动玩具小车两侧的手柄。平衡两边的力,或让一侧的力更大,并比较质量和轨道阻力如何改变小车的运动。

学习目标

  • 找出合力的方向和大小。
  • 预测受力平衡的小车何时会保持静止。
  • 比较相同的力作用于不同质量时产生的加速度。

使用方法

  1. 1运行默认的不平衡力设置,并记录小车的运动方向。
  2. 2平衡手柄上的力,然后从静止状态重新运行。
  3. 3反转力的方向,并比较带符号的位移。
  4. 4增加足够的干摩擦力使小车保持静止,然后逐渐增大一侧的力,直到小车开始运动。

模型

正方向为右方。
这些表达式适用于从静止开始、合力克服阻力之后的情况。

假设

  • 每次更改参数都会从静止状态开始新一轮运行。各个力在同一直线上,并在运行过程中保持恒定。
  • 干摩擦力可以在所选上限范围内平衡外加力。一旦开始滑动,其大小就等于该上限。
  • 该模型不考虑滚动惯性、空气阻力和轨道末端碰撞。场景采用固定的距离比例,并在小车接近视野边缘时跟随小车移动。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1大小相等的力朝相反方向拉动时会发生什么?
  2. Q2施加的力不为零,合力怎么可能为零?

常见问题

为什么把手上的力不相等时,手推车有时仍会静止?

当两者的差值低于设定的阻力上限时,静摩擦力会抵消这个差值。

力平衡是否总意味着速度为零?

力平衡意味着加速度为零。本活动每次运行都会重置为静止状态;惯性实验则会单独演示速度不为零时力仍然平衡的情况。