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一到高中就不喜歡物理?那不用“三體人”

更新時間:2024-02-05 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

因此,在一些可以自由選擇高考科目的地方,有的考生放棄了物理5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

然而,物理學(xué)作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,研究從宇宙到基本粒子的一切物質(zhì)最基本的形式和運動規(guī)律。 沒有物理,我們?nèi)绾尾拍苤圃斐鰪姶蟮奈淦鳎?如果你不學(xué)物理,那么你不用“三體人”就已經(jīng)鎖住了自己的科技樹。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

追根溯源,我們不得不問:為什么很多原本喜歡物理的人到了高中就不再喜歡物理了? 似乎一到高中,物理就變得又難又枯燥,仿佛和初中物理不是一個物種。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

事實上,物理學(xué)一直是美麗而有趣的。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不過,高中物理和初中物理確實有些不同。 如果你不能及時認(rèn)識到這一點,繼續(xù)用初中物理的思維去學(xué)習(xí)高中物理,你一定會在各方面感到不舒服,覺得物理很難、很枯燥,一點也不好玩。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

今天我們就來和大家聊一聊,看看高中物理和初中物理有什么區(qū)別? 了解如何闡明高中物理框架以及如何構(gòu)建清晰的物理圖景。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果你是初中剛畢業(yè),希望你能盡快調(diào)整自己的思維; 如果你已經(jīng)是高中二年級或高年級學(xué)生,我希望這能幫助你重新認(rèn)識物理,幫助你復(fù)習(xí)和準(zhǔn)備考試; 如果你還是初中生或者小學(xué)生的話,接種疫苗就好了~5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

01.從定性到定量5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

高中物理和初中物理有一個非常大的區(qū)別:很多物理題在初中只要求你做定性分析,但到了高中卻要求你做定量計算。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

從定性分析到定量計算,這是非常大的一步。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

初中時,我們只需要定性分析那些熱、光、機械、電磁現(xiàn)象即可。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

分析一下水為什么會變成冰和水蒸氣? 為什么我聽到回聲? 為什么蘋果會掉下來,水會向下流? 為什么磁鐵同性相斥,異性相吸? 筷子遇水為什么會斷?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這種定性分析與日常生活密切相關(guān)。 每當(dāng)我們學(xué)習(xí)一點點物理知識,就好像我們揭開了大自然某處的面紗,我們的好奇心和求知欲在這個過程中得到了極大的滿足。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第一次看到物理的這種朦朧之美就像第一次見到情人一樣。 如果人生如初見,那么任何人都可以愛上物理。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)我們戀愛時,我們可以依靠電、磁、力、熱、光等領(lǐng)域的新奇來維持關(guān)系; 結(jié)婚后,我們要靠柴米油鹽醬醋茶的柴米油鹽、精打細(xì)算來維持生活。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因此,進(jìn)入高中后,我們要對力學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域進(jìn)行精確的定量計算。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

初中時,我們只需要知道蘋果為什么會掉下來; 在高中時,我們需要能夠計算出蘋果在 1 秒內(nèi)下落的高度以及 2 秒后的速度是多少。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

初中時,我們只需要知道同性電荷相斥,異性電荷相吸; 在高中時,我們需要知道當(dāng)兩個電荷相距1米時,它們的吸引力和排斥力有多大。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

初中時,我們只需要知道電荷在電場中會加速; 高中的時候,我們要計算電荷運動的具體軌跡。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這樣,你就明白從初中物理到高中物理發(fā)生了什么了嗎?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

是的,從戀人到夫妻。 話題從之前環(huán)游世界的夢想,變成了算算每個月的開支有多少,算算年終獎有多少才夠出國旅游。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

現(xiàn)在你知道為什么很多人初中喜歡物理了,高中卻突然不喜歡物理了吧? 是的,就像有些人想永遠(yuǎn)戀愛卻不想結(jié)婚一樣~5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

然而,物理學(xué)是研究一切物質(zhì)運動形式和規(guī)律的學(xué)科。 當(dāng)然,我們不能滿足于僅僅對物理現(xiàn)象進(jìn)行一些定性分析。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我們從自然界中總結(jié)出各種物理定律,然后利用這些定律來改造自然。 這其中不能有任何誤差,必須進(jìn)行精確的定量計算。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么,做定量計算是不是既簡單又美觀呢?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果我們能夠計算出每個物體的運動,我們就能清楚地了解宇宙中所有物體的運動模式。 這種打開上帝視角的感覺,這種宇宙萬物盡在心中的感覺,絕對不是我第一次看到時那種朦朧的感覺可以比擬的。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果你看清楚了物理圖像,搭建了物理框架,你會發(fā)現(xiàn)高中物理中的定量計算一點也不難。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

好,接下來,我們回到物理的起點,重新學(xué)習(xí)一下物理。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

02.為什么要鍛煉?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

宇宙中的一切事物都在運動和變化。 物理學(xué)就是研究它們的運動和變化規(guī)律,它們?yōu)槭裁催\動以及如何運動?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我們之所以能看到物體,是因為光子進(jìn)入了我們的眼睛; 我們能聽到聲音是因為聲波穿過空氣進(jìn)入我們的耳朵; 我們可以接電話,因為電磁波正在向我們傳輸信息; 至于蘋果什么時候成熟? 更不用說,如果你掉落或推倒椅子,椅子也會移動。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

沒有運動,世界就會死,而這與物理學(xué)無關(guān)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

既然運動如此普遍和明顯,那么為什么物體會移動呢?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這個問題乍一看似乎很搞笑,但仔細(xì)想一想,你就會發(fā)現(xiàn)它遠(yuǎn)沒有你想象的那么簡單和自然。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么熱氣球飛上天時蘋果會掉下來? 當(dāng)我推椅子時,它就會向前移動。 當(dāng)我松開手時,椅子停了下來。 難道是有外力推動椅子移動? 鐵球比羽毛下落得快。 是因為鐵球比較重嗎?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這些問題很常見,但卻很難回答。 古希臘的許多自然哲學(xué)家都思考過這些問題,但答案都不是很令人滿意。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

舉個例子,你想一想,如果我推椅子,椅子就會移動。 這很容易理解,通過接觸傳遞力也很容易被接受。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

然而,當(dāng)蘋果落下時,沒有任何東西與其接觸。 為什么它還動? 當(dāng)熱氣球升起時,沒有任何東西與其接觸。 為什么它會隨著它一起移動?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

而且,為什么蘋果向下運動而熱氣球卻向上運動呢? 難道說重的東西都下落,輕的東西都飛上天嗎?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

說到這里,肯定有同學(xué)想說:蘋果下落是因為受到向下的重力,熱氣球飄起來是因為受到向上的浮力。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

很多家長在回答孩子的問題時也喜歡這樣直接給出答案。 雖然這個答案是正確的,但是離天太遠(yuǎn)了。 孩子通過這種回答只能獲得一個碎片化的知識點,無法理解其背后的知識體系,也無法理解科學(xué)是如何建立的。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

古希臘人對自然世界進(jìn)行了細(xì)致的分析和深入的哲學(xué)思考,最終形成了自洽的自然哲學(xué)體系。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在這個過程中,亞里士多德是貢獻(xiàn)最大、處于核心地位的人。 讓我們把這整套世界觀稱為亞里士多德世界觀。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這種觀點認(rèn)為,地球是宇宙的中心,太陽、月亮和星星都圍繞地球旋轉(zhuǎn)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

地球上的物質(zhì)由四種基本元素組成:水、火、土和空氣。 地大自然地向宇宙中心移動(所以石頭會落下),水大也自然地向宇宙中心移動,但這種趨勢比地大弱(所以水也向下移動) ,但在地球頂部),風(fēng)大自然地向宇宙中心移動。 這些元素自然地在水和土上方移動(因此水中的氣泡會向上冒泡),并且火元素具有遠(yuǎn)離宇宙中心的自然趨勢(因此火在空氣中向上燃燒)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果一個物體趨于靜止,要么構(gòu)成該物體的元素已經(jīng)到達(dá)其在宇宙中的自然位置(例如水和土壤到達(dá)地球中心),要么被其他事物阻擋(例如地表)地球的)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

靜止的物體將保持靜止,除非它有其他運動源(要么是它自己朝著宇宙中自然位置的運動,要么是來自外部的力,比如我推桌子)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其他觀點我這里就不一一列舉了。 讀完后你有何感想?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

你是否覺得,這些觀點雖然在今天看來“幼稚”,但實際上卻是一個自洽的體系。 它可以完善自己的話而不自相矛盾; 它還可以解釋物體為什么運動,可以更好地解釋古人所看到的各種現(xiàn)象。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

即使對于孩子來說,這套也更符合“常識”,更容易理解和接受。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

然而,這不是科學(xué),而是自然哲學(xué),真正的科學(xué)還沒有誕生。 亞里士多德的世界觀統(tǒng)治了歐洲近兩千多年,直到伽利略的出現(xiàn)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

03.伽利略的發(fā)現(xiàn)5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略認(rèn)為,我們不僅可以對運動進(jìn)行定性分析,還可以進(jìn)行定量計算。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我們應(yīng)該用數(shù)學(xué)來定量地描述物體的運動,然后用實驗來驗證,而不是討論物體的目的、性質(zhì)等形而上的、無法量化的東西。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這意味著伽利略拋棄了古希臘以來的自然哲學(xué)傳統(tǒng),正式創(chuàng)立了以數(shù)學(xué)和實驗為基礎(chǔ)的現(xiàn)代科學(xué),其任務(wù)是“描述自然現(xiàn)象”,而不是試圖“解釋自然現(xiàn)象的本質(zhì)”。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

重物會落下,然后我會看它是怎么落下的,第一秒落到多高,第二秒落到多高,尋找規(guī)律。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

你說物體越重,下落的速度越快,所以我來做一個實驗,看看重的鐵球和輕的鐵球是否都是這樣。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

你說所有物體到達(dá)自然位置后都會變得靜止,所以我會做一個實驗,看看是否是這樣。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在做了一堆實驗后,伽利略震驚地發(fā)現(xiàn)事情并不是他想象的那樣。 感覺不靠譜,得用實驗來說話。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

首先,伽利略從一系列斜率實驗中發(fā)現(xiàn):物體是否運動與是否受力沒有直接關(guān)系,運動不需要外力來維持。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

他設(shè)計了一個平滑的坡度,發(fā)現(xiàn)無論我從左邊把球扔到多高,球在右邊基本上都會回到同樣的高度。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

此外,我們減少了右側(cè)的坡度并使其變得更平坦。 然后,為了回到相同的高度,球必須移動更遠(yuǎn)的距離。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

最后我把右邊的斜坡完全壓平了,右邊就變成了一個平面,高度再也沒有改變。 這樣,無論球移動多久、移動多遠(yuǎn),都永遠(yuǎn)不會回到左邊的高度。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

永不回到左邊高度的意思是球?qū)⒗^續(xù)以勻速直線運動(假設(shè)地面絕對光滑)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

就像在溜冰場上一樣,表面越光滑,你可以一口氣滑得越遠(yuǎn)。 如果地面絕對光滑,你永遠(yuǎn)不會停下來,直到遇到另一個障礙物。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

通過這個實驗,伽利略發(fā)現(xiàn)運動本身不需要力來維持,物體即使不受任何外力作用也能保持勻速直線運動。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么,力的作用到底是什么? 我用力推了一下椅子,椅子的狀態(tài)確實發(fā)生了變化。 看來我推得越用力,椅子的速度就越快。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略對這些問題進(jìn)行了進(jìn)一步的研究,最終發(fā)現(xiàn)力并不是維持物體運動的力量,而是改變物體運動狀態(tài)的力量。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

換句話說,維持物體的運動不需要力,但改變物體的運動需要力。 武力還是很有用的。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

小鋼球總是能在絕對光滑的地面上以勻速直線運動,速度和方向不變。 但如果我用力推球,球的速度就會改變。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略的工作非常重要。 他不僅創(chuàng)造了現(xiàn)代意義上的科學(xué)并指出了科學(xué)研究的基本方法。 他還親自實踐,發(fā)現(xiàn)了大量物體運動的基本規(guī)律,為后人指明了方向。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

04.牛頓力學(xué)5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

接下來,牛頓根據(jù)這些著作建立了一套完整的理論來描述物體的運動。 這就是著名的牛頓力學(xué),也是高中物理的核心。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓力學(xué)具有三大運動定律。 了解了伽利略的發(fā)現(xiàn)之后,你會覺得這些定律是非常自然的。 然后你會發(fā)現(xiàn),通過這些定律,我們其實可以描述物體的各種運動。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

所謂規(guī)律,就是科學(xué)家通過進(jìn)行各種實驗,從實驗現(xiàn)象中總結(jié)出來的規(guī)律。 其正確性是通過實驗保證的。 定律不能通過數(shù)學(xué)公式“推導(dǎo)”或“證明”。 那些被證明的被稱為定理。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

數(shù)學(xué)家會預(yù)設(shè)一些最基本的公理(如歐幾里得幾何的五個幾何公理),然后從這些公理出發(fā),通過邏輯推演證明各種定理,構(gòu)建堅實的數(shù)學(xué)建筑。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

由于數(shù)學(xué)不負(fù)責(zé)現(xiàn)實世界,因此公理的選擇具有很強的任意性。 你可以選擇這些公理作為公理并推導(dǎo)出一個數(shù)學(xué)系統(tǒng); 你也可以選擇這些公理作為公理并推導(dǎo)出另一個數(shù)學(xué)系統(tǒng)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

只要體制內(nèi)不存在矛盾,你想怎么玩就怎么玩。 就像歐幾里得幾何和非歐幾里得幾何一樣,它們雖然在第五公設(shè)中截然對立,但卻可以和諧共存。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不過,物理是負(fù)責(zé)現(xiàn)實世界的,所以基礎(chǔ)不能隨便選。 它必須符合自然界的實驗和觀察。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

定律是從各種實驗現(xiàn)象中總結(jié)出來的規(guī)則。 因此,一些物理學(xué)家建立了基于定律的理論體系,例如牛頓力學(xué)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

還有一些物理學(xué)家根據(jù)原理建立了理論體系,比如愛因斯坦的相對論。 甚至整個物理學(xué)也可以從最小作用原理推導(dǎo)出來。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

原理并不是從具體的實驗中總結(jié)出來的具體規(guī)律,而是大家從大量的物理定律中總結(jié)出來的普遍成立的東西。 這些原理對物理定律的形式提出了非常嚴(yán)格的限制,成為“支配定律的定律”。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這樣大家就明白了牛頓運動三定律的地位了吧? 它們是牛頓力學(xué)的基礎(chǔ),決定了牛頓力學(xué)的基本骨架。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

接下來我們就來看看這三個定律都說了些什么。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

05.牛頓第一定律5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓第一定律:當(dāng)物體不受力時,或者說它受到的凈外力為0時,它將保持靜止或勻速直線運動(即速度的大小和方向不變) 。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓第一定律也稱為慣性定律,它告訴我們“運動不需要力來維持運動”。 如果物體所受的凈外力為0,那么物體之前的速度無論是多少,之后的速度都將保持不變。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么它還有一個名字“慣性定律”? 在英語中是的同義詞,意為懶惰。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因此,慣性定律意味著所有物體都是“懶惰的”,就像懶豬一樣,不愿意主動改變自己的運動狀態(tài)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果我現(xiàn)在不動,除非你用力推我,否則我就動不了; 如果我現(xiàn)在有一個速度,我會不假思索地以這個速度繼續(xù)前進(jìn),除非有什么東西阻止我。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

喜歡科幻電影的朋友一定對這個場景很熟悉:一名宇航員不小心拉斷了連接飛船的繩索,然后大家就只能眼睜睜地看著宇航員以這樣的速度飄入太空深處。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因為太空中沒有其他外力阻止他,所以他只能遵循慣性定律,“懶惰”地以這個速度一直飄走(盡管他很不情愿)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這也說明,宇航員在沒有外力的情況下仍然可以移動,而外力確實不是讓物體保持移動的原因。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么,力的作用到底是什么? 伽利略在后半句話中說:力是改變物體運動狀態(tài)的力量。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

也就是說,雖然運動本身不需要力來維持,但是如果想要改變運動狀態(tài),比如宇航員不想漂流到太空深處,想要返回飛船,就需要一個外力將其拉動。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

好,既然我們知道力可以改變物體的運動狀態(tài),那么如果我給你一定的力,你的速度能改變多少呢?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為了定量地計算這個帳戶,我們需要牛頓第二定律。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

06.牛頓第二定律5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如何計算呢?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

首先,既然力可以改變物體的速度,那么我們首先要找到一個物理量來描述物體速度的變化。 例如,如果一輛汽車當(dāng)前的速度為2m/s,1秒后變?yōu)?m/s,則1秒內(nèi)其速度變化了4-2=2m/s。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么汽車的速度會改變?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)然,改變汽車速度的是發(fā)動機的牽引力。 如果是馬車,則是馬的拉力改變了車的速度。 既然速度改變了,必然有某種力作用在它上面。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么,力的大小和速度的變化之間有什么關(guān)系呢? 力越大,速度變化就越大嗎?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

乍一看似乎還不錯。 如果我用兩匹馬拉一輛馬車,我可以在1秒內(nèi)將馬車加速2m/s; 如果有四匹馬,我也許可以在1秒內(nèi)將馬車加速4m/s。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不過,就算我只有一匹馬,如果有足夠的時間,比如六十秒,馬車完全有可能提升更多的速度。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因此,光速的變化是不公平的。 我們還需要限制時間:在一定的時間內(nèi)(比如1秒),物體的速度變化越大(即速度變化越快),速度變化就會越大。 力量越大。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因此,我們有理由相信,凈外力越大,物體的速度變化越快。 物體單位時間內(nèi)速度的變化就是加速度的定義。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

換句話說,我們用加速度這個物理量來描述物體速度變化的快慢。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果物體的速度不變,則其加速度等于0; 如果物體的速度在1秒內(nèi)從2m/s增加到4m/s,則其加速度為2m/s2; 如果物體的速度在2秒內(nèi)從2m/s增加到4m/s,1m/s增加到7m/s,那么它的加速度應(yīng)該是(7-1)/2=3m/s2。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

好了,現(xiàn)在我們知道了:物體所受的凈外力越大,其速度變化越快,加速度也越大。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么,還有其他因素影響加速度嗎? 同一匹馬拉著一輛自行車和一輛卡車。 你認(rèn)為他們的加速度會相同嗎?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

顯然,物體的加速度不僅與凈外力有關(guān),還與質(zhì)量有關(guān):質(zhì)量越大,在相同拉力下獲得的加速度越小,反之亦然。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

有了這樣的伏筆,牛頓第二定律呼之欲出。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓第二定律:物體的加速度a與物體所受的凈外力F成正比,與物體的質(zhì)量m成反比。 寫出的公式為F=ma。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因此,我們引入了牛頓力學(xué)中最重要的公式。 整個高中物理可以說是在學(xué)習(xí)F=ma在各種情況下的應(yīng)用。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓第二定律也讓我們對“質(zhì)量”的概念有了新的認(rèn)識。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

慣性定律不是說“萬物皆懶”嗎? 沒有外力推動,不改變運動狀態(tài),一個個都會被打死。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不過,雖然人人都有“懶”,但“懶”也有不同程度的。 有些物體是稍微懶惰的,輕輕一推就可以改變它們的運動狀態(tài); 有些人非常懶,即使是八升轎車也無法舉升。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么高中物理,如何判斷一個對象是懶惰的還是非常懶惰的呢? 答:根據(jù)質(zhì)量。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因為牛頓第二定律告訴我們,物體的質(zhì)量越大,同樣的外力產(chǎn)生的加速度越小,即運動狀態(tài)變化越慢。 這不是說它比較懶嗎?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因此,質(zhì)量就成為衡量改變物體運動狀態(tài)難度的物理量。 質(zhì)量越大,越胖,就越不愿意動,仔細(xì)想想,這確實是有道理的。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

從這個角度來體驗一下牛頓第二定律F=ma:外力(F)想要改變物體的運動狀態(tài)(a),但質(zhì)量(m)越大,物體越懶,越堅持越是這樣,就越難受到外力的影響。 (六)改變。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

所以,內(nèi)心越堅強,就越難被外界的誘惑所改變; 品質(zhì)越大,越難被外力的壓迫改變~5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

最后我們來看看牛頓第三定律。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓第三定律:兩個相互作用的物體的作用力和反作用力大小??相等,方向相反(牛頓的原話是“Every has an equal ”,并沒有提到“力”。但是因為我們討論的是牛頓力學(xué),所以在課本中,我們直接將其表示為力和反作用力,以方便理解)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這很容易理解。 例如,如果我用力推墻,我會感覺到墻用力推我。 這兩個力大小相等,方向相反。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

嗯,一旦你了解了牛頓運動三定律,你就了解了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ),然后你就可以分析萬物的運動了。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

07.物體如何運動?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

宇宙中的一切是如何運動的? 運動背后隱藏著哪些規(guī)律? 之前很多人都回答過這些問題,但答案卻并不令人滿意。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

現(xiàn)在,牛頓同學(xué)交出了自己的答卷,一份非常滿意的答卷。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

答卷的主體是牛頓運動三定律。 其核心思想是:如果一個物體不受外力作用(或總外力為0),它將始終保持原來的速度。 如果凈外力不為0,它的速度就會發(fā)生變化,即會有一定的加速度。 如果你想知道加速度是多??少,就用牛頓第二定律F=ma來計算即可。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

比如,茶杯為什么放在桌子上一動不動? 因為茶杯受到向下的重力和桌子向上的支撐力,這兩個力大小相等,方向相反(根據(jù)牛頓第三定律)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因此,茶杯上的凈外力為0,茶杯保持靜止。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么我推椅子時椅子會移動?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因為當(dāng)我推椅子的時候,椅子受到了一個水平方向的推力,而總的外力不為0。根據(jù)牛頓第二定律F=ma高中物理,這個合力的外力會導(dǎo)致椅子加速,所以椅子開始移動。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么椅子松開后會慢慢停下來?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因為放手后,推力就沒有了,椅子在水平方向受到的總外力只是來自地面的摩擦力(摩擦力一直存在,但比之前的推力小)。 摩擦力與椅子運動的方向相反,因此會產(chǎn)生加速度,使椅子減速,因此椅子慢慢停止。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么蘋果成熟后會掉下來? 因為當(dāng)蘋果未成熟時,它受到向下的重力和來自樹枝的向上的拉力。 這兩個力大小相等,方向相反。 因此,蘋果所受的凈外力為0,因此它保持靜止。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)蘋果成熟時,樹枝無法承受蘋果的重量而與蘋果分離。 因此,施加在蘋果上的唯一外力就是向下的重力。 根據(jù)F=ma,蘋果會有一個向下的加速度,因此蘋果會加速到地面。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

月球為什么繞地球轉(zhuǎn)? 因為地球和月球之間存在萬有引力,月球上的合外力就是這個萬有引力。 根據(jù)F=ma,月球會有一個加速度,不斷改變速度的方向,讓月球繞著地球公轉(zhuǎn)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么電子在電場中運動? 因為電子在電場中會受到電場力,此時電子所受到的凈外力就是這個電場力。 根據(jù)F=ma,電子會有一個加速度,于是電子開始加速。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么會潮起潮落? 因為月球?qū)K形Γ@種吸引力會給海水提供加速度。 當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)時,這個加速度也會發(fā)生變化,所以……5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這些例子可以舉不完,但是用來解釋物體為什么這樣運動的“套路”都是一樣的:先看物體受到什么力的作用,找出合力F,然后用F=ma找出物體的力。 加速度a,最后根據(jù)加速度來分析物體的運動。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

只要這三把斧子來來去去,一套組合拳就可以征服世界。 這就是牛頓力學(xué)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

08.從運動到力量5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么,你現(xiàn)在明白為什么牛頓第二定律F=ma如此重要了嗎?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

由于該式左邊代表物體所受的力(合外力F),右邊代表物體的運動(加速度a),所以F=ma將物體的力與運動緊密聯(lián)系在一起。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

物理學(xué)研究一切事物的運動。 牛頓第二定律F=ma告訴你:年輕人,你想知道物體是如何運動的嗎? 然后去看看它受到什么力。 我傳給你一套祖?zhèn)髅丶瓼=ma。 只要你告訴我它受到什么力,我就能告訴你它會如何移動。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在牛頓第二定律的幫助下,我們研究萬物如何運動的宏偉目標(biāo)變成了研究什么力施加在萬物上。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么,世界上有哪些勢力呢? 面對各種力量,我們?nèi)绾窝芯克鼈儯?span style="display:none">5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

答案是:先把它們分類,然后再一一擊敗它們。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我們先來一一詢問所有的力:你造成了物體運動狀態(tài)的這樣的變化。 你是什??么勢力?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

就像當(dāng)你拎著一袋垃圾走到分類箱時,常常會收到同樣的問候:你是什么垃圾?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

然后,我們坐在力分類的桶前開始復(fù)習(xí):如果你讓蘋果下落得更快,那就是重力,就去1號桶;如果你讓蘋果下落得更快,那就是重力,就去1號桶; 如果你讓月球繞地球轉(zhuǎn),而且還是重力,就去1號桶; 如果你讓杯子無法穿透,當(dāng)桌面落下時,它是一個支撐力,本質(zhì)上是電磁力。 前往2號桶; 如果你阻止原子核中的質(zhì)子和中子因電磁斥力而分裂,那么它就是一種強大的力。 前往 3 號桶...5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

就這樣,科學(xué)家們一一考察各種運動現(xiàn)象,找出其背后的力,然后對這些力進(jìn)行分類。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

最后,你認(rèn)為結(jié)果如何?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

最后,大家驚訝地發(fā)現(xiàn),僅僅用4個桶,而不是數(shù)百個、數(shù)千個、十個、八個,就可以容納人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的所有力量。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

什么意思? 這意味著我們對各種力進(jìn)行了分類,發(fā)現(xiàn)雖然力的種類很多,但是種類卻很少,只有4種(但科學(xué)家還是認(rèn)為有很多,他們希望只有一種)。 這四種力是:重力、電磁力、強力、弱力。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這很有趣。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

你看,牛頓第二定律告訴我們:如果你想研究一個物體的運動,就分析它的力。 知道了力,我們就可以通過F=ma求出它的加速度,進(jìn)而知道它的運動。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

很多人剛讀到這段話時,可能會認(rèn)為這是在轉(zhuǎn)移沖突,只是把責(zé)任從運動情境轉(zhuǎn)移到壓力情境上,并沒有從本質(zhì)上解決問題。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不過,現(xiàn)在我告訴你:雖然物體的運動很復(fù)雜,但決定物體運動的力卻屈指可數(shù)的四種。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這樣一來,問題的本質(zhì)就發(fā)生了根本性的改變:如果總共只有4種力,那么我絕對可以一一算出來。 畢竟4個并不多。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

深入研究四種力的回報是掌握所有物體的運動。 這筆交易太值得了!5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)然,你可能會想:只需要4個力量就可以完成所有事情嗎? 有那么便宜嗎? 我讀書不多,別騙我。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

盡管我們說有4種力,即重力,電磁力,強力和弱力。 但是,強力和弱勢僅在核水平上發(fā)揮重要作用,并且在日常生活中通常不會感覺到它們的存在。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

因此,您將在高中遇到的所有力量都是重力和電磁主義。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

接下來,讓我們仔細(xì)看看這兩種力量,看看為什么我們只能在日常生活中感到重力和電磁力。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

09? 什么是重力?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

重力,也稱為普遍重力。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

所有事物的含義非常明顯,也就是說,這種力量是普遍的。 任何兩個物體之間都有這樣的力量,沒有人可以逃脫(在牛頓力學(xué)中可以理解這一點,以后會學(xué)到。一般相對論,您將對重力有更深入的了解)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

含義非常簡單,也就是說,萬物相互吸引。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

您可能想知道:不,一切都吸引人嗎? 我和我的同學(xué),書桌和教室之間還有嗎? 為什么我從來沒有感覺到過?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

重力確實是普遍的。 更不用說您的同學(xué)了,在閱讀文章和刺繡針的手機之間有一個引力。 只是這些力量太小而無法引起注意。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么重力這么小? 當(dāng)然,這是因為質(zhì)量很小。 在重力眼中,您的體重不值得一提。 如果您想感到重力,則必須選擇一個高質(zhì)量的重力。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

例如,您可以選擇教學(xué)建筑物。 您和建筑物之間的引力遠(yuǎn)大于兩個人之間的重力(想想教學(xué)建筑物的質(zhì)量是您的同學(xué)的質(zhì)量)。 但是,這種引力仍然太小了,無法感受到。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果更大,請選擇喜馬拉雅山脈。 遺憾的是它仍然太小。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

你可能會發(fā)瘋。 我和這么大山之間的引力仍然很小? 恐怕你不是在這里欺騙我。 如果您仍然認(rèn)為質(zhì)量很小,那我給您整個地球呢?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

好吧,那我就在沒有儀式的情況下為此簽名! 這次您做出了正確的選擇。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

盡管重力是普遍的,但非常弱。 我們需要一個在地球?qū)用嫔系膶ο螅灾庇^地感覺到它的存在。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

地球與我們之間的引力吸引力對每個人的生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 它給我們一種安全感,也給了我們恐懼。 它可以防止大地崩潰并捕捉月亮的心...5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

您可以考慮一下,為什么每次跳起來都會回到地面?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

您可能認(rèn)為這是理所當(dāng)然的,或者您可能從未考慮過。 看來“每個物體都會掉下來”是一個問題(就像亞里士多德所說的“ XX自然而然地朝著地球中心移動”)。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

但是,如果您考慮慣性定律,一切都是“懶惰”,人們也是如此。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果沒有外力,則該對象將始終保持其原始的運動狀態(tài)。 如果最初是固定的,則此后將保持靜止; 如果最初的速度,它將繼續(xù)以這種速度以恒定的速度以直線方式移動。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)我們跳起來時,我們的速度指向天空。 跳起來后,我們慢慢放慢腳步。 當(dāng)我們達(dá)到最高點時,我們的速度為0,然后我們開始向相反的方向向下加速。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

高中物理學(xué)不是初中物理和流行科學(xué)物理學(xué)的“背叛”,而是加深的。 物理的核心總是相同的。 可以執(zhí)行定量計算的物理學(xué)就像舊葡萄酒一樣,您的味道越多,它變成了葡萄酒,它的味道就越多,它就越香。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我希望本文可以幫助每個人糾正他們對物理學(xué)的看法。5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我也希望您在高中仍然喜歡物理?5cG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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