牛顿力学
匀速直线运动
观察匀速直线运动及其线性 x–t 图。验证 、:位置图的斜率即速度。
器材
- 沿直线运动点的3D模型(带轨迹)
- 扫掠运动过程的时间滑块
- 调节速度的参数滑块
- x–t 图与物理量读数行
实验步骤
读取 x–t 图的斜率
运行模拟并拖动时间滑块:运动点匀速前进,x–t 图为直线。取两点测斜率 ,与速度读数对照。
改变速度
拖动参数滑块:速度越大图线越陡,相同时间内点走得更远。试试负值:斜率变号、点反向运动——区分有符号的速度 与速率 。
预测未来位置
选一个尚未到达的时刻 t,由读数 和 计算 ,再把滑块拖到该时刻,在图上核对预测。
模拟
实验历史
匀速运动的概念与亚里士多德物理学相悖——后者认为一切运动都需要持续的力。伽利略通过斜面实验(约1600–1604)论证,理想光滑水平面上的物体将永远运动下去:即惯性思想。
笛卡尔在1637–1644年明确表述惯性法则;牛顿在《原理》(1687)中将其规范为第一定律:不受力的物体保持静止或匀速直线运动。这是全部经典运动学的基础。