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Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

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一、什么是摩擦力?

 

阻碍物体相对运动(或相对运动趋势)的力叫做摩擦力。摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向相反。

 

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

 

把一个球放在斜坡上,球在向下滚动的过程中,受到三个力的作用:重力、斜坡的支持力、以及摩擦力。这里的摩擦力的方向就是与球向下运动的方向相反的,也就是阻碍球向下运动的力。

 

二、小球的运动模型

 

斜坡上滑下来的小球的运动轨迹如下图:

 

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

 

我们来研究下小球的运动规律

 

1、当小球在斜坡上时

我们把上面的三个力进行分解,分解到平行斜面方向和垂直斜面方向。

 

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

根据摩擦力的公式,f=μ×Fn。其中μ是摩擦系数,Fn是正压力,所以此时摩擦力的为:

 

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

所以在斜面方向,小球的受力为:

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

G*sinα>f时,小球向下运动,运动的加速度是

 

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

所以,当小球在斜坡上时,做匀加速直线运动,加速度大小是a。

2、当小球下滑到平地上以后,小球的受力为:

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

此时,水平方向只受摩擦力f的作用,摩擦力为:

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

此时小球运动的加速度为:

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

所以当小球在水平方向运行时,做匀减速直线运动。

三、用Scratch模拟实验

如果想让小球在水平方向滑动的越远,可以怎么做呢?

今天我们就用Scratch模拟了三种情况下的小球运动。

第一种:当坡度为30度

第二种:当坡度增加到45度

第三种:增加坡度的长度

这三种情况模拟的运行效果如下:

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

从图中,我们发现,当坡度越陡,坡度长度越长时,小球滚的越远

四、程序解析

1、设置运行参数,求解加速度

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

2、在斜坡上的运动

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

3、在水平方向上的运动

Scratch编程与物理-用Scratch学习“摩擦力”

今天的Scratch模拟摩擦力实验是不是很有趣,赶快动手试试吧~

转自公众号:
吉米编程启蒙

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