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2017年教師招聘考試備考:能量守恒定律

更新時間:2024-04-05 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

附上費曼經典積木的解釋(《費曼物理講義》):r6w物理好資源網(原物理ok網)

§4-1 什么是能量r6w物理好資源網(原物理ok網)

完成了對事物的一般描述后,從本章開始,我們開始更詳細地研究物理的各個方面。 為了說明理論物理學中可能使用的概念和推理的類型,我們現在考慮能量守恒定律,這是物理學最基本的定律之一。r6w物理好資源網(原物理ok網)

有一個事實,如果你愿意的話,也可以說是一條法則,它支配著我們迄今為止所知的所有自然現象。 這條定律沒有發現任何例外——據我們所知,它是完全正確的。 這個定律稱為能量守恒定律。 它指出,在自然界所經歷的各種變化中,有一個物理量保持不變,稱為能量。 這是最抽象的概念,因為它是一個數學原理; 它說的是當某種情況發生時,有一個量保持不變。 這不是對機制或特定事物的描述,只是一個奇怪的事實。 首先我們可以計算出一個特定的值。 當我們觀察大自然的表演后,我們可以再次計算該值,結果將是相同的。 (有點類似于紅色方塊中的圖像。移動了幾步后——具體步驟不清楚——仍然在某個紅色方塊中。我們的法則就是這種類型的法則。)因此它是一個抽象的概念,我們用一個比喻來說明它的含義。r6w物理好資源網(原物理ok網)

想象一個孩子,也許可以叫他“淘氣的丹尼斯”,他有一堆絕對堅不可摧的積木,不能分解成更小的碎片。 每一塊都與其余部分相同。 假設他總共有 28 塊積木。 每天早上,他的母親把他留在一個有 28 個街區的房間里。 晚上,媽媽出于好奇仔細數了積木的數量,結果發現了。 關于這一現象的兩條規則——無論丹尼斯如何玩蓋帽,蓋帽的數量仍然是28! 這種情況持續了好幾天。 直到有一天她發現只有27塊積木??,但經過一番調查,她發現地毯下面還有另外一塊——為了確保積木總數沒有改變,她必須付出代價無處不在的關注。 然而有一天,區塊數量似乎發生了變化,只剩下26個區塊了! 仔細一查,發現窗戶已經打開了,再往窗外看去,發現了另外兩個街區。 又有廣田了。 仔細數了一下,一共有三十塊積木! 這讓她頗為震驚。 后來她得知,小布魯斯帶來了他的積木來玩,并在丹尼斯家里留下了一些。 在房間里。 一切都很順利,直到丹尼斯的媽媽拿走了多余的積木,關上窗戶,不再讓布魯斯進來,直到有一次她數了一下,發現只有25塊積木。 不過,房間里有一個玩具箱。 媽媽走過去想打開盒子,但孩子大喊:“不,不要打開我的盒子”,不讓她打開玩具盒。 這時,媽媽很好奇,也很聰明。 她想出了一個辦法。 她知道一塊積木有三兩重。 有一次,她看到盒子里有28塊積木,稱了一下,這個盒子是16兩。 這次她想檢查一下,于是她重新稱了一下盒子的重量,減去了16兩,然后除以3。然后她發現了下面的公式:r6w物理好資源網(原物理ok網)

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然后動量守恒定律是自然界的基本規律嗎,似乎出現了一些新的偏差,但仔細研究發現,浴缸里的臟水的高度發生了變化,孩子正在往水里扔積木,但她看不到積木,因為水很深。厚的。 渾濁,但在她的配方中r6w物理好資源網(原物理ok網)

再添加一項,她就能知道水中有多少個方塊。 由于水的高度最初為 6 英寸,每個方塊會使水升高 1/4 英寸,因此新公式為:r6w物理好資源網(原物理ok網)

*****(這里省略一個公式) (4.2)r6w物理好資源網(原物理ok網)

在她日益復雜的世界中,她發現了一系列代表計算積木的方法的術語,這些術語隱藏在她不被允許看到的地方。 結果,她想出了一個復雜的公式來計算數量,無論孩子玩多少,數量都保持不變。r6w物理好資源網(原物理ok網)

這與能量守恒有何相似之處? 抽象地說,必須從該圖像中刪除的最明顯的事情是根本沒有構建塊。 去掉(4.1)和(4.2)中的第一項,我們會發現我們正在計算一些有些抽象的東西。 上述比較的相似之處在于以下幾點。 首先,當我們計算能量時,有時會有一些能量離開系統跑掉,有時其他能量會進入系統。 為了驗證能量守恒,我們必須小心,不要將能量引入系統或從系統中帶走能量。 其次動量守恒定律是自然界的基本規律嗎,能量有多種不同的形式,每種形式都有一個公式。 這些不同形式的能量是:重力勢能、動能、熱能、彈性能、電能、化學能、輻射能、核能和質量能。 如果我們將所有這些能量公式加在一起,除非能量逃逸或添加其他能量,否則總和不會改變。r6w物理好資源網(原物理ok網)

重點r6w物理好資源網(原物理ok網)

重要的是要認識到,在當今的物理學中,我們不知道能量實際上是什么。 我們并不認為能量會以一定數量的水滴形式出現。 不像那樣。 但是有一些公式可以用來計算某些數量,當我們將它們全部加在一起時,結果是“28”——始終是相同的數字。 這是一個抽象對象,它沒有告訴我們每個公式的機制或基本原理。r6w物理好資源網(原物理ok網)

這是費曼的另一條觀點:r6w物理好資源網(原物理ok網)

這個例子就說明了這一點。 我們如何才能將我們的法律推廣到我們尚不清楚的領域? 為什么因為我們在這里檢驗了能量守恒定律是正確的,所以遇到一個新現象時,我們總是那么有信心說一定滿足能量守恒定律呢? 每隔一段時間,您就會讀到一篇文章,物理學家發現他們最喜歡的定律之一是錯誤的。 那么,將法律的正確性擴展到你沒有時間看清楚的領域是錯誤的嗎? 如果你從不說某個法律在你還沒有看清楚的領域是正確的,你就不會知道任何新的東西。 如果你發現的規律只存在于你已經觀察過的領域,你將永遠無法做出新的預測。 科學唯一的用處就是在不斷進步的過程中嘗試提出新的猜想。 所以,我們永遠要做的就是不顧一切地往前走。 至于能量,最有可能的是它保存在其他地方。r6w物理好資源網(原物理ok網)

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