力学
斜面上的小球
观察小球沿斜面下滑时如何加速。
斜面上的小球——交互式力学模拟。观察小球沿斜面下滑时如何加速。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
斜面上的重力
在无摩擦斜面上，重力沿斜面方向拉小球。只有平行于斜面的分量才会使小球加速。
重力始终竖直向下。在倾斜表面上，需将其分解为两个分量：一个平行于斜面（产生加速度），一个垂直于斜面（由支持力平衡）。因此小球会沿山坡滚下，尽管重力方向始终向下。
- 平行分量 F∥ = mg sin θ
- 加速度 a = g sin θ（无摩擦）
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
将较重的球和较轻的球分别从静止状态释放到无摩擦坡道上的相同高度。哪一个到达底部的速度更快？
预测权重
- 较重的球到达底部的速度更快。
- 两个球以相同的速度到达底部。
- 较轻的球到达底部的速度更快。
可变角色
您设置的内容：
- 大量的 (kg)
- 斜坡角度 (°)
- 下落高度 (m)
您测量的内容：
- 重力势能 (J)
- 底部速度 (m/s)
调查如何进行
- 打开倾斜预设。注意坡道的倾斜角度、球的质量及其在坡道底部上方的起始高度。
- 使用检查器设置此试验的球的质量和坡道的角度，并记下球在坡道底部上方的垂直起始高度。
- 运行模拟并记录球到达斜坡底部时的速度读数（探针）。
控制方程
重力势能 — PE = m·g·h
球在坡道底部上方的高度在释放前储存了重力 PE——当球滚下时能量预算转化为运动。
动能 — KE = ½·m·v²
在无摩擦斜坡上，当球到达底部时，所有起始 PE 都已转换为 KE，这就是确定其最终速度的因素。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于每一行，使用测量的底部速度计算 1/2 m v^2。将其与重力 PE 柱进行比较。你注意到什么？
- 您的三个试验使用不同的斜坡角度。在相同的起始高度下，仅改变角度会改变最终速度吗？用能量守恒来解释为什么或为什么不。
这在实验室之外的地方表现出来
- 您的重力 PE 柱取决于质量，但测量的最终速度则不然。解释为什么在无摩擦坡道上较重的球不会比较轻的球更快到达底部。
- 真正的斜坡有一些摩擦力，真正的滚动球在滚动时也必须消耗一些旋转能量。您预计真实球的最终速度会比您的无摩擦预测更高还是更低？为什么？
- 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
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- 预测：质量重要吗？
- 更改：将球的质量加倍
- 运行：记录两次试验
- 查看图表
- 解释：令人惊讶的结果
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。