牛顿力学
功与功率
研究恒力的功随位移和夹角的变化。用模拟读数验证 和功率 。
器材
- 平面上拉物体的力模型（带力矢量）
- 力 F（0–100 N）和位移 s（0–10 m）滑块
- 力与位移夹角 θ 滑块
- 时间滑块、重置按钮及 W、P 读数
实验步骤
测量功随 F、s 的变化
设 θ = 0°，分别改变 F 和 s，读出功 W：功与两者均成正比，力与位移同向时 。每次测量之间按重置。
改变 θ 并观察 cos θ
固定 F、s，把 θ 从 0° 增至 180°：功按 减小——90° 时为零（垂直力不做功），θ > 90° 时为负（阻力）。逐点与 对照。
计算平均功率
固定 F、s、θ，改变时间滑块：同样的 W，用时越短 P = W/Δt 越大。根据读数预测 P 达到某给定值所需的时间，再验证。
模拟
实验历史
机械“功”的概念由科里奥利在1829年定义为力乘位移（出自他对机械效率的研究），“动能”一词也由他命名。功率则因瓦特而实用化——他用“马力”（1782年，现今1 hp ≈ 746 W）对比来推销蒸汽机。
焦耳在1840年代证明机械功、热和电是同一守恒量的不同形式——著名的叶轮搅拌实验测定了热功当量。单位焦耳和瓦特正是为纪念这些工作。