NEWTON'S SECOND LAW

人体冰壶谁会滑得更远?

换一个推进器,改一点质量。让看不见的力,变成看得见的运动。

合力F合 = m a速度的变化,由合力决定
课堂视图聚焦合力、总质量和加速度
比较力、质量和运动
正在准备人物和实验场景…
太空漂流实验推进停止后,运动会停止吗?
实验时间0.0 s
准备就绪 · 先预测,再出发
0.00 m距起点的位移
推力摩擦力空气阻力合力
拖动旋转 · 滚轮缩放

到达设定时间后冻结画面和记录,保留当时的真实速度;可随时停止。

跟随最新时刻拖动进度条暂停并回看
0 s0.0 s

看清楚,力怎样改变运动

总质量 kg

80.072 + 8 = 80 kg

当前水平合力 N

120.0推力 − 摩擦力 − 空气阻力

当前加速度 m/s²

1.50120 ÷ 80 = 1.50
速度 0.00 m/s位移 0.00 m有合力,就有加速度。
坐滑姿态随速度变化≤10 m/s稳坐>10 m/s变换>20 m/s疾滑坐稳蓄力

观察运动图像

从画面,走向图像

点击或拖动图像,回看已记录的运动

速度–时间

加速度–时间

当前时刻
时间0.00 s
速度0.00 m/s
加速度0.00 m/s²
合力0.0 N
位移0.00 m

竖虚线标出推进器关闭的时刻。速度曲线的斜率,就是加速度。

逐秒数据与实验记录 下载 CSV ↗
每个点,间隔 1 秒。

把现象,变成理解

力改变的是速度。

没有合力,物体可以静止,也可以一直匀速运动。
相同合力,质量越小,加速度越大。

a = F合 ÷ m现实环境:F合 = 推力 − 摩擦力 − 空气阻力 这里以向前运动为例;阻力始终反对运动方向。
教学模型与计算方式

人物坐在无轮的矩形平底滑橇上,车底直接接触地面,研究滑动摩擦,不模拟滚动。推进器装在平整的车头或车尾:车尾向前推,车头向后推;同端相加,前后相抵。

计算质量 = 人物质量 + 滑橇质量 + 计入的推进器质量。滑橇默认 8 kg,可单独修改;关闭推进器质量开关时,人物和滑橇的质量仍计入。得分与位移按滑橇车中心计算。

实验采用水平直线模型,不模拟偏航、碰撞或燃料消耗。太空中忽略摩擦和空气阻力;真空实验室有摩擦,无空气阻力;现实环境同时考虑二者。车体尺寸适配人物与装备,车体质量独立设置;姿势和体积变化不自动改变摩擦系数或空气阻力参数。

滑动摩擦力大小 f = μmg;最大静摩擦力取 1.2μmg。推力不足时,人物不会从静止滑动。空气阻力大小 D = ½ρCdAv²,ρ = 1.225 kg/m³。摩擦和空气阻力始终反对运动方向;速度为负表示向后运动。

知识依据:NASA · 牛顿第二定律、OpenStax · 摩擦力、NASA · 空气阻力。