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斜面

關於這個模擬實驗

「斜面」把重力分解為沿斜面的分量和垂直壓向斜面的分量，然後比較摩擦力與沿斜面向下的拉力。學生可以改變斜面角度（0 至 60 度）、摩擦系數和質量，並開啟或關閉力的箭頭。讀數顯示加速度、摩擦力、法向力，以及物塊是滑動還是靜止的判斷。此模擬很適合教授受力圖、摩擦力，以及「只有當 tanθ 超過 μ 時物塊才會滑動」這條規則。

學生可以探索什麼

  • 慢慢提高斜面角度，直至「判斷」由靜止轉為滑動。
  • 將摩擦系數 μ 設為 0.5，預測物塊開始滑動的角度，然後加以測試。
  • 改變質量，留意「加速度」讀數不會改變。
  • 開啟力的箭頭，比較沿斜面的箭頭與摩擦力箭頭。
  • 將摩擦系數 μ 設為 0，並讀取 30 度時的加速度。

學習目標

  1. 1把重量分解為平行和垂直於斜面的分量。
  2. 2利用 μ 和法向力計算最大摩擦力。
  3. 3利用 tanθ 和 μ 預測物件會否滑動。
  4. 4解釋為什麼斜面上的加速度與質量無關。

教師常問的問題

斜面模擬是免費的嗎？

是。它免費使用，無需註冊，並可在任何現代瀏覽器上運行，包括電子白板、平板電腦和 Chromebook。

物塊何時開始滑動？

當斜面角度的正切大於摩擦系數 μ 時，物塊便會滑動。在此以下，摩擦力會與沿斜面的拉力平衡。

我應如何使用？

拖動角度、摩擦力和質量的滑桿。每次物塊都會回到斜面頂端。開啟力的箭頭，並查看「判斷」、「加速度」和「法向力」的數值。

為什麼質量不會改變加速度？

沿斜面的拉力和最大摩擦力都與質量成正比，因此質量會相互抵消。加速度為 g·sinθ − μ·cosθ。

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