動能和勢能模擬

科學 · 動能和勢能 · 小5、初中及高中

關於這個模擬實驗

能量不會消失，只會從一種形式變成另一種。滑板手在軌道高處具有儲存的能量（勢能）m g h，它取決於質量、重力和高度。向下滑時，它變成運動的能量（動能）½ m v²，滑板手就越滑越快；爬上另一側時，又會變回來。沒有摩擦時，兩者加起來總是同一個總量，所以從高度 h 釋放的滑板手，不論軌道是甚麼形狀、質量是多少，到底部的速度都是 v = √(2gh)，因為質量被約掉了。摩擦會把一部分能量變成熱能，所以滑板手每次爬得都會低一點，最後停下來，但把熱算進去，總能量仍然和一開始完全一樣。這個模型把滑板手當作軌道上的一個點來滑動，沒有滾動，也沒有空氣阻力，並像過山車一樣讓它始終貼着軌道。學生可以改變質量、重力加速度及起始高度，並比較結果有何變化。可用於與小5、初中及高中一起進行物理探究，投影演示或讓學生各自使用裝置均可。

學生可以探索什麼

把滑板手拖到不同的高度，看看底部的速度怎麼變
把質量往上、往下調：能量條的大小會變，但滑行過程完全一樣
在月球、地球和木星之間切換，比較底部的速度
加一點摩擦，看熱能條變長，而總能量保持不變
試試三條軌道，看看形狀會不會改變底部的速度
在山丘軌道上，找出仍能讓滑板手越過山丘的最低起點

學習目標

1預測改變質量會如何影響底部的速度，然後驗證這個預測。
2運用即時計算和視覺圖像提供的證據來解釋結果。

教師常問的問題

動能和勢能模擬實驗是免費的嗎？

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它適合小5、初中及高中嗎？

這個模擬實驗內置涵蓋小5、初中及高中的學習程度預設。選擇與你班別相符的程度，然後投影演示或讓學生在自己的裝置上使用。

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