力學
拋體運動
觀察重力如何將軌跡彎成拋物線。
拋體運動——互動式力學模擬。觀察重力如何將軌跡彎成拋物線。 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。
運動的獨立性
水平運動與豎直運動相互獨立。水平速度保持不變(忽略空氣阻力),重力則將物體向下拉。
伽利略指出,拋體的水平運動不會影響其豎直下落。你可以把運動拆成兩個獨立問題:沿 x 方向勻速運動,沿 y 方向受重力勻加速運動。兩者合起來形成拋物線軌跡。
- 水平位移 x = v₀ cos θ · t
- 豎直位移 y = v₀ sin θ · t − ½gt²
- 射程 R ≈ (v₀² sin 2θ) / g
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
如果你更快發射球,它發射時的動能和最大高度會如何改變?
預測權重
- 兩者均增加
- 他們保持不變
- 動能增加但高度不變
可變角色
您設定的內容:
- 質量 m (kg)
- 發射速度v (m/s)
您測量的內容:
- KE = ½mv² (J)
- 最大高度h (m)
調查如何進行
- 開啟拋體模擬預設並按下「重設」。
- 啟用速度探頭和高度讀數。
- 設定下面每個試驗的啟動速度,按「播放」,然後記錄峰值。
控制方程
動能 — KE = ½·m·v²
發射時的運動能量,來自您為每次試驗設定的質量和發射速度。
重力位能 — PE = m·g·h
在球的最高高度儲存的能量。透過機械能守恆,這應該等於忽略空氣阻力時發射時的動能——這就是您的數據表正在測試的關係。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 寫出計算過程,求出其中一次試驗的KE = ½mv²,並與模擬的動能讀數進行比較。
- 描述發射動能與最大高度之間的關係。是線性的嗎?引用表格中的數字。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 在固定速度下,什麼發射角度可以提供最大的最大高度?解釋一下為什麼。
- 真正的彈體不會達到您的表格預測的高度。缺失的能量去哪了?
- AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
- IB Physics — A.1 Kinematics
- General High School Physics — Motion & kinematics
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- 預測:最大高度會怎樣?
- 更改:將發射速度設為8 m/s
- 執行:記錄兩次試驗
- 查看圖表
- 解釋:你觀察到了什麼?
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。