大学物理 · 微元面积逼近

一维变力功:把小段面积加起来

W = ∫ab Fx(x) dx

把终点力乘总位移为何会错?

先选一个判断,再让图上的面积说话。

Fx(x) = 1 + 0.8x(牛顿) 纵轴是沿位移方向的力分量 Fx,不是力的大小。

把区间切成小段

为何要分段?

在很短的一段 Δx 上,力的变化也很小,可以用一个代表值估算小段功。把小段功全部相加,再让分段无限细,就得到积分。分段越细通常越接近参考值,但“通常”不等于每加一段误差都单调减小。

跨横轴别数格子

曲线在横轴上方时,Fxdx 与积分方向同号;在横轴下方时贡献反号。总功是代数和,不是把红蓝面积的大小全加成正数。

纵轴到底画什么?

一维图像的纵轴是力在位移方向上的分量 Fx。即使实际力斜着指,也要先投影;垂直于位移的分量不做功。

反向积分的前提必须一起带上: 只有保持同一个只依赖位置的定态力场,并沿同一几何区间交换积分方向,才有 ∫baFx(x)dx = −∫abFx(x)dx。 滑动摩擦是不可套用的反例:物体往返时,摩擦力会随速度方向翻转,两程通常都做负功,不能把回程功写成去程功的相反数。