Cơ học
Quả bóng trên mặt phẳng nghiêng
Quan sát quả bóng tăng tốc khi lăn xuống dốc.
Quả bóng trên mặt phẳng nghiêng — mô phỏng Cơ học tương tác. Quan sát quả bóng tăng tốc khi lăn xuống dốc. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.
Trọng lực trên mặt phẳng nghiêng
Trên mặt phẳng nghiêng không ma sát, trọng lực kéo quả bóng dọc theo dốc. Chỉ thành phần song song với mặt phẳng làm quả bóng tăng tốc.
Trọng lực luôn hướng thẳng đứng xuống dưới. Trên bề mặt nghiêng, trọng lực được phân tích thành hai thành phần: một song song với mặt phẳng (tạo ra gia tốc) và một vuông góc (được cân bằng bởi phản lực pháp tuyến). Đó là lý do quả bóng lăn xuống dốc dù trọng lực luôn hướng xuống.
- F∥ = mg sin θ
- a = g sin θ (không ma sát)
Tóm tắt điều tra
Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm
Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.
Câu hỏi lái xe
Một quả bóng nặng hơn và một quả bóng nhẹ hơn được thả ra từ trạng thái đứng yên ở cùng một độ cao trên một đoạn đường dốc không ma sát. Cái nào chạm tới đáy nhanh hơn?
Dự đoán cân nặng
- Quả bóng nặng hơn sẽ chạm đáy nhanh hơn.
- Cả hai quả bóng đều chạm đáy với tốc độ như nhau.
- Quả bóng nhẹ hơn sẽ chạm đáy nhanh hơn.
Vai trò thay đổi
Những gì bạn đặt:
- Thánh lễ (kg)
- Góc dốc (°)
- Chiều cao đã rơi (m)
Những gì bạn đo lường:
- PE hấp dẫn (J)
- Tốc độ ở phía dưới (m/s)
Cuộc điều tra diễn ra như thế nào
- Mở cài đặt sẵn Incline. Lưu ý góc nghiêng của đoạn đường nối và khối lượng của quả bóng cũng như chiều cao ban đầu của nó so với chân đoạn đường nối.
- Sử dụng Thanh tra để đặt khối lượng của quả bóng và góc của đoạn đường nối cho lần thử này, đồng thời ghi lại chiều cao bắt đầu theo phương thẳng đứng của quả bóng phía trên chân đoạn đường nối.
- Chạy mô phỏng và ghi lại số đọc tốc độ của quả bóng (đầu dò) ngay khi nó chạm tới cuối đoạn đường nối.
phương trình điều khiển
Thế năng hấp dẫn — PE = m·g·h
Chiều cao của quả bóng so với chân dốc sẽ lưu trữ PE hấp dẫn trước khi thả ra - nguồn năng lượng chuyển thành chuyển động khi nó lăn xuống.
Động năng — KE = ½·m·v²
Trên một đoạn đường dốc không ma sát, tất cả PE ban đầu đã chuyển đổi thành KE vào thời điểm quả bóng chạm tới đáy, đây là yếu tố quyết định tốc độ cuối cùng của nó.
Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì
- Đối với mỗi hàng, hãy tính 1/2 m v^2 bằng tốc độ đáy đo được của bạn. So sánh nó với cột PE hấp dẫn. Bạn nhận thấy điều gì?
- Ba lần thử của bạn sử dụng các góc dốc khác nhau. Liệu chỉ thay đổi góc, với cùng độ cao ban đầu, có làm thay đổi tốc độ cuối cùng không? Sử dụng sự bảo toàn năng lượng để giải thích tại sao hoặc tại sao không.
Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm
- Cột PE hấp dẫn của bạn phụ thuộc vào khối lượng, nhưng tốc độ cuối cùng đo được thì không. Giải thích tại sao một quả bóng nặng hơn không chạm tới đáy nhanh hơn quả bóng nhẹ hơn trên một đoạn đường dốc không ma sát.
- Một đoạn đường nối thực sự có một số ma sát, và một quả bóng lăn thực sự cũng phải tiêu tốn một phần năng lượng để quay lên khi nó lăn. Bạn mong đợi tốc độ cuối cùng của một quả bóng thật sẽ cao hơn hay thấp hơn tốc độ dự đoán không ma sát của bạn? Tại sao?
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- Dự đoán: khối lượng có quan trọng?
- Thay đổi: tăng gấp đôi khối lượng
- Chạy: ghi lại hai lần thử
- Đọc đồ thị
- Giải thích: kết quả bất ngờ
Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.
Mở phòng thí nghiệm tương tác →