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运行默认的不平衡力设置,并记录小车的运动方向。
- 2平衡手柄上的力,然后从静止状态重新运行。
- 3反转力的方向,并比较带符号的位移。
- 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
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
- Q1大小相等的力朝相反方向拉动时会发生什么?
- 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。