初中几何 · 高中运动 · 机构几何
转一圈,滑块为什么不匀速?
曲柄、连杆与水平滑块,选择右侧装配分支。转一圈曲柄,看滑块何时快、何时慢。
曲柄画线机:问题从哪里来?
蒸汽机等机械需要把旋转和往复运动互相联系。一个匀速转动的曲柄并不带来匀速滑块,几何约束决定了它的快慢。
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
x=r cosθ+√(L²−r²sin²θ),对时间求导得到速度;根号负数不能装配,根号为0分支奇异,不能报告无穷速度。
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
同样转速,直线运动为什么不是匀速?
换个条件,再试一次
连杆比曲柄短,所有角度都能转过去吗?
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
先认识机构几何涉及的量与单位:曲柄长(m)、连杆长(m)、曲柄转角(°)、角速度(rad/s)。初中几何 · 高中运动为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:转一圈曲柄,看滑块何时快、何时慢。
再做定量:保持其他条件,比较曲柄转角与滑块速度(m/s),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
x=r cosθ+√(L²−r²sin²θ),对时间求导得到速度;根号负数不能装配,根号为0分支奇异,不能报告无穷速度。
对照核验提示:靠近一端:转角30°;转到侧面:转角90°,同样转速。按这些题设自己操作并比较滑块速度,不把参考情景当个人完成。
适用范围:可以整周装配。 平方根为零时到达分支奇异位置,不报告无穷速度。 同一转角姿态不变;角速度改变播放速率与滑块速度。
Britannica · Slider-crank(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。