Scratch3.0編程小課堂32(物理題:牛頓的蘋果——自由落體運動)

2020-12-03 大河熱點

今天我們用Scratch製作地球引力下蘋果的自由落體運動。

情景:傳說1665年秋季,牛頓坐在自家院中的蘋果樹下苦思著行星繞日運動的原因。這時,一個蘋果落在牛頓的腳邊。就是這個偶爾的瞬間,牛頓發現了蘋果下落的原因——地心引力。蘋果是在重力的作用下下落,即自由落體運動。

角色:蘋果;

知識點:自由落體,變量,運算模塊嵌套,循環條件;

知識普及:自由落體

物體在重力的作用下運動,一般稱為自由落體。根據物理學的知識,使用如下的公式進行描述:

自由落體公式

式中的t為時間,一般單位為秒; s為位移(或者說下降的距離)單位為米;u為速度,單位為米/秒; 其中的g為重力加速度,單位為米/秒^2,體現了重力對於自由落體的影響。在不同的星球上,重力加速度的數值是不同的。在地球上,重力加速度的數值約為9.81米/秒^2,而在月球上,重力加速度的數值約為1.633米/秒^2。所以在月球上,自由落體的下落速度會比地球上慢得多。

位移與時間的關係則是一條拋物線,隨時間的增加,位移變化得越來越快。在1秒時,下降了4.9米,而在2秒時,已下降了19.6米……

一、準備工作

1、背景:背景庫中選擇「戶外」類;

背景庫

2、角色:角色庫選擇「食物」類中的蘋果,並調整蘋果的大小與位置,設置其x、y初始坐標值;

角色庫
角色設置

3、變量:新建三個變量,分別為重力加速度「g」、時間「t」、位移「s」,並在舞臺上顯示變量;

變量g
變量t
變量s
顯示變量

4、畫筆:添加畫筆擴展代碼;

畫筆代碼

二、編輯腳本

1、初始化:畫筆初始狀全部擦除,蘋果初始坐標x:-80,y:160,重力加速度為9.81,位移s為0,時間t為0;

初始化

2、循環條件:當y坐標值小於-100(也可以設置其它數值),即蘋果位於地面時,跳出循環;

循環條件

3、下落:蘋果下落,y坐標值根據位移s的變化不斷變小,做勻加速運動;

下落

4、循環變量賦值:等待0.2秒,將時間t增加1,注意:等待時間的間隔越小,位置變化得會越平滑;

循環變量

5、位移:位移s的計算直接運用公式,公式表達式使用三個算術運算符模塊嵌套;

位移s

三、完整腳本

腳本

想一想,如果想模擬蘋果在月球上的自由落體運動該怎麼修改腳本呢?

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