单摆运动模拟 — DevKit 在线万能工具箱
实验参数
绳长 L1.50 m
重力 g9.80 m/s²
初始角度 θ₀30°
阻尼系数0.000
◉ 可直接拖拽摆球设置角度
实时数据
当前角度
30.0°
角速度
0.00
理论周期
2.46s
摆动次数
0
能量守恒
▦ 能量变化曲线
● 动能 Eₖ● 势能 Eₚ● 总能量 E
◉ 观察：红色动能和绿色势能像镜像一样此消彼长，而紫色总能量始终是一条水平线——这就是机械能守恒。开启阻尼后，紫色线会慢慢下降。
核心公式
⊕ 周期公式
摆球来回摆动一次的时间叫周期 T。它只跟绳长 L 和重力加速度 g 有关，跟摆球多重没关系——这是伽利略在 400 年前发现的。
◉ 试一试：把绳长从 1m 拉到 4m，周期从 ~2s 变成 ~4s（√4 = 2 倍）。把重力改成 1.6（月球），看摆球是不是慢了很多？
● 动能
物体运动时具有的能量叫动能。速度 v 越大，动能越大。摆球经过最低点时速度最大，所以动能也最大。
◉ 观察：看能量条——摆球荡到最低点时，红色动能条最长，绿色势能条最短。
● 重力势能
物体在高处时具有的能量叫重力势能。θ 是摆球偏离竖直线的角度，角度越大，摆球越高，势能越大。摆球在最高点时势能最大。
◉ 想一想：为什么用 L(1-cosθ) 而不是直接用高度 h？因为 h = L − L·cosθ = L(1-cosθ)，这就是摆球相对最低点的高度。
● 机械能守恒定律
在没有阻力的情况下，动能和势能可以互相转化，但它们的总和始终不变。摆球从高处落下时，势能变成动能；荡上去时，动能又变回势能。
◉ 试一试：把阻尼设为 0，观察紫色总能量条——它始终不变！再把阻尼调大，看总能量慢慢减少——这就是能量被摩擦力"吃掉"了。
◎ 练习模式
第 1/8 题 正确 0 题