momentum-lab 0.1.0

探究动量守恒电子教具

致远队

《探究碰撞中的不变量（验证动量守恒定律） -- Python 教具》

开发动机

本教具针对高中物理《探究碰撞中的不变量》实验开发。传统实物实验存在现象转瞬即逝、数据读取不便、难以反复演示的问题。因此采用 Python 制作动画仿真教具，直观还原碰撞过程，实时计算并展示动量数据，帮助学生观察规律、验证动量守恒定律，同时丰富课堂数字化教学形式。

项目依赖、结构

采用 pygame 作为主要可视化演示途径。

使用 numpy 处理原始实验模拟数据。

通过 matplotlib pandas 导出实验图表

.
├── LICENSE               # MIT 协议
├── uv.lock               # 依赖
├── pyproject.toml        # 项目配置
├── momentum_lab          # 项目源文件
│   ├── export            # 数据导出 matplotlib pandas
│   │   ├── __init__.py
│   │   └── chart.py
│   ├── model             # 物理部分 numpy
│   │   ├── __init__.py
│   │   └── block.py
│   │── ui                # 可视化交互部分 pygame
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── const.py
│   │   ├── display.py
│   │   ├── surface.py
│   │   └── scene.py
│   ├── __init__.py
│   └── __main__.py       # 入口文件
└── README.MD

使用

python -m pip install momentlab
momentlab          # 交互实验界面
momentlab --export [--e 0.5] # 仅导出图表 [可选:设定恢复系数]

物理部分

model.block.py

理想化模型：

• 物块 Block

  • x 物块的坐标(考虑一维正碰)
  • m 物块质量
  • v 物块速度

• 两体正碰 D

  • block_1 物块对象
  • block_2 物块对象
  • e 恢复系数
  • kind 碰撞类型

• 枚举碰撞类型 CollisionType

  • ELASTIC 完全弹性碰撞
  • PARTIAL 非完全弹性碰撞
  • INELASTIC 完全非弹性碰撞

数据导出部分

export.chart.py 绘制图表

主要 UI 界面

ui.scene.py 模拟交互,面板

辅助文件

ui.const.py 颜色,布局常数 ui.dispaly.py 布局工具 ui.surface.py 显示工具