力學
彈簧振子
觀察質量塊上下做簡諧運動。
彈簧振子——互動式力學模擬。觀察質量塊上下做簡諧運動。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
彈簧振動
彈簧上的質量塊來回振動，因爲彈簧施加與位移成正比的回覆力（胡克定律）。
彈簧被拉伸或壓縮時，會把質量塊拉回平衡位置。能量在彈性勢能與動能之間交替轉換，產生簡諧運動。
- 胡克定律 F = −kx
- 週期 T ≈ 2π√(m/k)
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
如果將彈簧上懸掛的質量加倍，振盪週期會加倍嗎？
預測權重
- 週期加倍。
- 期間不變。
- 週期會增加，但增加幅度不到兩倍。
可變角色
您設定的內容：
- 大量的 (kg)
- 彈簧常數 (N/m)
您測量的內容：
- 時期 (s)
- 平衡延伸 (m)
調查如何進行
- 打開「力學」模組中的「彈簧上的質量」預設。一個球（鮑勃）懸掛在固定在其上方的彈簧上。
- 請注意，速度探頭已連接到擺錘上 - 它會報告擺錘振盪時的瞬時速度。
- 對於每一行，設定鮑勃的質量和彈簧的剛度，將鮑勃稍微向下拉，釋放它，讓它振盪並穩定。
控制方程
春季（SHM） — T = 2π·√(m / k)
對於在理想彈簧上振盪的質量，週期僅取決於質量和彈簧常數，而不取決於振幅或重力。
平衡動能 — KE = ½·m·v²
當鮑伯通過平衡點時，其速度最大；讀取探頭的峰值速度以找到其動能。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 使用 T = 2π√(m/k)，計算每行的周期並與您在沙箱中計時的值進行比較。
- 第 1 行和第 3 行的質量比為 1:4。時期因什麼因素而改變？這與 √4 = 2 相符嗎？
這在實驗室之外的地方表現出來
- 如果增加彈簧常數 k 而不是質量，週期會增加還是減少？勾勒出您期望的趨勢。
- 鮑伯在重力作用下明顯懸掛得較低（平衡延伸 = mg/k），但重力 g 並未出現在 T = 2π√(m/k) 中。解釋為什麼即使平衡位置受到重力影響，週期也不受重力影響。
- AP Physics 1 — Unit 7: Oscillations
- AP Physics C: Mechanics — Unit 7: Oscillations
- IB Physics — A.1 Kinematics
- IB Physics — C.1 Simple harmonic motion
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- 歡迎學習彈簧振子
- 選擇質量塊
- 點擊播放
- 上下振動
- 打開數據
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。