高中定量 · 初中直观拓展 · 力学 · 圆周运动
速度翻倍,拉绳要多用多少力?
水平面匀速圆周运动,竖直支持力平衡重力;箭头仅示意方向。把速率加倍,比较向心力。
问题的来处1687年 · 牛顿《自然哲学的数学原理》
圆周运动台:问题从哪里来?
月球为什么一直落向地球,却没有落到地面?牛顿将天体运行和地面运动放进同一套力学,说明持续改变速度方向同样需要力。
读一段背景,带着问题动手
从观察到解释
把证据带回纸上
展开关系与推导
aᵣ=v²/r;Fᵣ=mv²/r;T=2πr/v。
固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。
先预测,再用证据解释
把这次发现,留给下次的自己
速率不变时,速度为什么仍在变?
换个条件,再试一次
同样速率,把半径加倍会怎样?
看哪里?
旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。
仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。
尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。
先修与两种探索深度
先认识力学 · 圆周运动涉及的量与单位:速率(m/s)、轨道半径(m)、质量(kg)、转角(°)。高中定量 · 初中直观拓展为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:把速率加倍,比较向心力。
再做定量:保持其他条件,比较速率与所需向心力(N),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
aᵣ=v²/r;Fᵣ=mv²/r;T=2πr/v。
对照核验提示:慢速:速率 2 m/s;两倍速率:只改变速率 4 m/s。按这些题设自己操作并比较所需向心力,不把参考情景当个人完成。
适用范围:所需向心力2.000 N;速率翻倍时力增为四倍。
OpenStax · Uniform Circular Motion(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗
本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。