交互物理课 / 01
高中物理 · 离线可用

FORCES & MOTION

物体为什么开始下滑?

调节斜面,先判断能否静止。
再看受力如何决定加速度与运动。

实验台 / 沿斜面向下为正方向释放后下滑
斜面上物体的受力与运动绿色支持力垂直斜面向外,橙色重力竖直向下,紫色摩擦力沿斜面向上。虚线为重力分量。 从静止释放 · L = 4.0 m 参数改变后自动回到起点 m 起点
实线为实际受力;虚线仅为重力分量,不重复计入合力。箭长以当前 mg 归一化,跨参数对比请看数值。
重力 mg支持力 N摩擦力 f
0.00 s

拖动时间条也能逐帧观察;运动只计算到斜面终点。

沿斜面加速度

3.20m/s²

当前速度

0.00m/s

沿斜面位移

0.00m

把现象变成推理

以下解析对应当前参数 · 计算使用未舍入值

01

选方向,分解重力

N = mg cos θ
F∥ = mg sin θ

垂直斜面方向没有加速度,所以支持力与重力的垂直分量平衡。

02

先问:静摩擦够不够?

fs,max = μsN

03

列牛顿第二定律

转折点:刚好能保持静止

θc = arctan μs = 16.70°。本模型在 θ ≤ θc 时保持静止,超过后开始下滑。

比较临界角两侧的状态,再解释为什么摩擦力的计算式会改变。

先猜,再拖动质量滑块验证

保持角度、摩擦系数不变,只把物体质量加倍,加速度会怎样?