滚动比赛

关于这个模拟实验

滚动比赛让四个质量和半径相同的物体从静止开始沿斜坡滚下。学生改变斜坡角度和重力，并通过“再赛一次”重新开始。读数显示到达顺序、冠军用时、圆环与球的用时之比以及加速度。模拟表明，滚动物体的能量在平动与转动之间分配，因此转动惯量因子 k 决定加速度。实心球总是获胜，圆环总是最后到达。

学生可以探索什么

先预测到达顺序，然后进行比赛，并检查“到达顺序”。
增大斜坡角度，看看哪些用时会变化，哪些顺序保持不变。
将重力降至 1.6 m/s²，并将“冠军用时”与地球重力下的用时进行比较。
读取球和圆环的“加速度”读数，并进行比较。
按“再赛一次”，每次都观察圆环落后于球。

学习目标

1解释形状为何会影响沿斜坡下滑的加速度。
2联系转动惯量与质量离轴的分布方式。
3预测滚动物体的到达顺序。
4认识到在滚动加速度中质量与半径相互抵消。

教师常问的问题

滚动比赛模拟免费吗？

是的。它可以免费使用，无需注册，可在任何现代浏览器中运行，包括电子白板、平板电脑和 Chromebook。

为什么实心球会获胜？

它离轴较远的质量所占比例最小，因此用于转动的能量较少，用于沿斜坡下滑的能量较多。圆环的全部质量都在边缘，因此最慢。

如何使用？

设定斜坡角度和重力，然后按“再赛一次”。读取到达顺序和用时。最后一名到达几秒后，比赛也会自动重新开始。

更重的圆环能赢过更轻的球吗？

不能。质量在方程中相互抵消，因此只有形状重要。重圆环和轻圆环用时相同，并且都输给任何一个球。

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