力學
牛頓擺
觀察動量沿著球列傳遞到末端的球。
牛頓擺——互動式力學模擬。觀察動量沿著球列傳遞到末端的球。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
牛頓擺
一排質量相等的小球通過近似彈性碰撞傳遞動量——末端小球擺起，其餘幾乎不動。
當末端小球撞擊整排時，動量沿接觸鏈傳遞。理想情況下，最後一個小球帶走大部分動量，中間的小球幾乎保持靜止。
- 沿行方向動量守恆
- 幾乎彈性接觸
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
如果將第一個球拉回釋放高度 h 並讓它擺入該排，那麼最後一個球飛出的速度有多快？
預測權重
- 遠處的球離開時的速度與第一個球撞擊時的速度大致相同。
- 遠處的球離開得較慢，因為中間的球吸收了一些運動。
- 遠處的球離開的速度比第一球的撞擊速度快。
可變角色
您設定的內容：
- 球質量 (kg)
- 釋放高度 (m)
您測量的內容：
- 釋放PE (J)
- 遠球出球速度 (m/s)
調查如何進行
- 打開沙盒中的牛頓搖籃預設。
- 向外和向上拖曳最左邊的球以設定釋放高度，然後讀出它距離靜止點有多高。
- 釋放球並讓它向下擺動到一排接觸球中。觀察哪些球從遠端飛出，以及它們擺動的高度。
控制方程
重力位能 — PE = m·g·h
被拉起的球所儲存的能量，等於其重量乘以你將它舉高的高度——這正是釋放後驅動整個連鎖反應的能量來源。
動能 — KE = ½·m·v²
當釋放的球向下擺動時，其儲存的 PE 轉換為 KE；在底部，KE 幾乎完全透過碰撞鏈傳遞給遠方的球。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於每一行，計算第一個球在到達其揮桿底部之前應具有的釋放 PE (mgh) 和衝擊力 KE（½mv²，使用測量的遠速度 v）。這兩種能量如何比較？
- 利用等質量鏈的動量和動能守恆，解釋為什麼遠處的球以（大約）第一個球的撞擊速度離開，而中間的球幾乎不移動。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 為什麼中間的球幾乎一動也不動，儘管碰撞產生的衝力穿過了每一個球？
- 在沙盒中，遠方球的揮桿高度是否與您的出手高度一樣高？間隙（如果有的話）告訴您碰撞的真實彈性有多大？
- AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
- AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Momentum & collisions
- NGSS High School Physics — Conservation of momentum
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- 歡迎學習牛頓擺
- 點擊播放
- 選擇第一個小球
- 動量沿排傳遞
- 打開數據
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。