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学习模块 · 能量

用动能定理看功与速度

能量模块使用斜面滑块动能定理模型:调节外力、斜面角度、摩擦因数、初速度和位移,直接比较各力做功、合力功与动能变化。

动能定理:W合 = ΔEk各力做功:WF + WG + Wf = W合末速度:v² = v₀² + 2W合/m
能量守恒模型图

能量 · 动能定理

合力做功,直接改变动能

物块沿斜面运动,外力、重力和摩擦力共同做功。调节力、角度、摩擦和位移,观察每一部分功如何相加,并用同一条曲线验证 W = ΔEk

核心关系W = ΔEkW = 12mv212mv02
斜面滑块 · 功的分解与合成
m F f mg 合力做正功,动能增加 位移 s = 0.00 m;W合 = 0.00 J;ΔEk = 0.00 J
外力做功 WF0.00 J
重力做功 WG0.00 J
摩擦力做功 Wf0.00 J
合力功 W0.00 J
动能变化 ΔEk0.00 J
末速度 v1.00 m·s⁻¹
加速度 a5.00 m·s⁻²
功-位移图像WΔEk 重合
W/Js/m

动能定理怎么用

先确定研究对象和位移方向,再把外力、重力和摩擦力的功分别列出。各力做功的代数和就是合力功,合力功不需要逐段追踪加速度,也能直接得到动能变化。

实验台把 W合 和 ΔEk 画在同一张功-位移图上。两条线重合不是巧合,而是动能定理的图像表达:W合 = EkEk0。