Механика
Груз на наклонной плоскости
Проследите, как груз медленно съезжает — по наклонной плоскости нужна меньшая сила, чем для подъёма.
Груз на наклонной плоскости — интерактивная симуляция (Механика). Проследите, как груз медленно съезжает — по наклонной плоскости нужна меньшая сила, чем для подъёма. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Наклонная плоскость как механизм
Плоскость позволяет поднимать груз меньшей силой, приложенной на большем пути, — разменивая путь на силу.
Идеально совершённая работа равна приросту гравитационной потенциальной энергии. Более длинная и пологая плоскость уменьшает нужную силу толкания ценой более длинного пути вдоль склона.
- W = Fd = mgh (идеально)
- F_parallel = mg sin θ
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Если отпустить груз из состояния покоя и сделать угол плоскости круче, что произойдёт с его скоростью за то же время?
Прогнозы для взвешивания
- Он разгоняется быстрее — более крутая плоскость даёт большее ускорение.
- Он достигает той же скорости — угол не влияет на ускорение.
- Он разгоняется медленнее — более крутая плоскость даёт меньшее ускорение.
Роли переменных
Что вы задали:
- Угол плоскости (deg)
- Масса груза (kg)
- Прошедшее время (s)
Что вы измеряете:
- Скорость (m/s)
- Кинетическая энергия (J)
Как идёт исследование
- Откройте пресет «Плоскость и груз» в песочнице механики.
- Выберите плоскость и задайте её угол наклона для этой пробы на панели свойств.
- Отпустите груз из состояния покоя наверху и считайте его скорость с датчика после указанного времени.
Определяющее уравнение
Кинетическая энергия — KE = ½·m·v²
Кинетическая энергия груза растёт как квадрат скорости при разгоне вниз по плоскости — удвоение скорости учетверяет КЭ.
Гравитационная потенциальная энергия — PE = m·g·h
На плоскости без трения гравитационная ПЭ, теряемая грузом при спуске, целиком переходит в приобретаемую кинетическую энергию — ничего не теряется в теплоту.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Используя v = g sin θ · t, вычислите ожидаемую скорость для каждой строки и сравните с показанием датчика.
- Масса груза фиксирована на 3 kg во всех трёх пробах, пока меняется угол. Что это говорит о связи массы и ускорения на плоскости без трения?
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Два груза разной массы отпускают с одного угла одновременно. Какой достигнет основания первым? Обоснуйте ответ своими данными.
- У реальных склонов есть трение. Если бы этот склон не был лишён трения, измеренная скорость была бы выше или ниже вашего прогноза v = g sin θ · t и почему?
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Добро пожаловать к грузу на плоскости
- Выберите груз
- Нажмите Play
- Поднимите груз
- Откройте данные
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →