對立力量：牛頓第二定律與動量
1·預測
向右移動的方塊會被相反方向的恆定力拉動。隨著時間的推移，它的運動會發生什麼變化？
- 它減慢速度並永久停止
- 它減速、停止，然後加速向相反方向移動
- 它短暫減速，然後繼續以恆定的速度降低
2·設定
- 開啟 opposing-forces 模擬並按下 Reset。
- 啟用模組上的速度探頭。
- 對於每次試驗，設定區塊的初始速度，按「播放」，使用時間線在 t = 4 秒處暫停，並記錄速度讀數。
3·收集數據
| 質量 m (kg) | 初速度 v₀ (m/s) | 反作用力F (N) | 初始動量 p = mv (kg·m/s) | t = 4 秒時的速度 (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 8.00 | 2.00 |
繪製t = 4秒時的速度（Y軸）相對初速度v₀（x軸）的關係圖。
4·分析
- 展示您計算一次試驗的初始動量 p = mv 的工作。
- 使用 a = F/m，預測每次試驗 t = 4 秒時區塊的速度，並與表格進行比較。物塊是否仍在沿著原來的方向移動、暫時靜止或向後移動？
5·擴展
- 如果木塊的質量增加一倍，而相反的力保持不變，那麼它需要更長或更短的時間才能停止嗎？使用 F = ma 進行解釋。
- 在真實表面上滑動的真實塊也會感受到摩擦力。摩擦力會使木塊停止的時間會比理想的模擬預測早還是晚？
這個實驗背後的物理原理
勢頭
在相反的力作用之前，塊的質量和初始速度決定了其動量。
牛頓第二定律
恆定的反作用力除以質量就得到了塊的恆定減速度，這就是減慢、停止並最終逆轉它的原因。