牛顿力学
动量
探究一维运动中的动量 与冲量定理 。测量力 F 作用 Δt 时间前后的 p。
器材
- “1. 动量 p=mv”画布：沿运动轴的动量矢量；拖动旋转视角
- “质量 m”滑块（1–10 kg）与“速度 v”滑块（−8…8 m/s）
- “2. 冲量改变动量”画布：冲量前的 pᵢ 与之后的 p_f 矢量
- “平均力 F”滑块（−20…20 N）与“时间 Δt”滑块（0.1–1.0 s）
- “暂停运动”按钮；读数“动量 p = mv = …”与“冲量 J = FΔt = …; 之后 p = …”
实验步骤
测量 p = mv 随 m、v 的变化
在第1节中固定“速度 v”，将“质量 m”从 1 增至 10 kg：p 的箭头变长，读数“p = mv”线性增大。再把 v 设为负值——矢量反向，p 相对向右为正的方向取负号。用几组数据检验 。
计算冲量 J = FΔt
在第2节设“平均力 F”= 8 N、“时间 Δt”= 0.4 s（滑块值为 4）：读数给出 J = 3.2 N·s。把 Δt 加倍到 0.8 s，J 也加倍；将 F 设为负值，J 与 p_f 矢量反向——与运动方向相反的力使动量减小。
检验 p_f = pᵢ + J
选 m = 4 kg、v = 5 m/s（pᵢ = 20 kg·m/s），再设 F 与 Δt 使 J = −25 N·s：读数“之后 p”应为 −5 kg·m/s——画布上 p_f 相对 pᵢ 反向。再分别取 J > pᵢ 与 J ≈ −pᵢ，观察物体加速、反向或停止；每次都对照 。
改变条件前先预测
预测：保持 J 不变但改变 F 与 Δt 的分配（F = 20 N 作用 0.4 s 对比 F = 8 N 作用 1.0 s），p_f 是否相同？在模拟中验证，并解释为何只有乘积 FΔt 起作用（安全气囊延长 Δt 来减小 F 正是基于这一点）。按“暂停运动”比较 pᵢ 与 p_f 矢量。
模拟
实验历史
勒内·笛卡尔在《哲学原理》（1644年）中提出与物体大小和速度成正比的“运动量”，并认为宇宙中该总量守恒——这是动量的前身，只是他当时未考虑方向。约翰·沃利斯（1668年）和克里斯蒂安·惠更斯（1669年）向皇家学会提交了正确的碰撞规则，表明守恒量应是带方向的 mv。
艾萨克·牛顿在《自然哲学的数学原理》（1687年）中把“quantitas motus”定义为质量与速度之积，并把第二定律表述为动量变化率与作用力成正比——这正是本模拟演示的冲量定理 。伽利略·伽利雷此前阐明的惯性概念是动量有意义的前提。