第一章:運(yùn)動(dòng)描述
說(shuō)到物理學(xué),我能想到的最基本、最經(jīng)典的就是力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)。運(yùn)動(dòng)是一種常見(jiàn)且直觀的現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)學(xué)可以直觀、準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動(dòng)。因此,運(yùn)動(dòng)學(xué)非常適合作為感知物理的入門(mén)知識(shí)。如果你想探索物理學(xué),甚至整個(gè)自然科學(xué)的奧秘,不妨從這扇門(mén)進(jìn)入。
進(jìn)入正題吧。在第一節(jié)中,我們將討論幾個(gè)概念:機(jī)械運(yùn)動(dòng)、參考系和粒子。
課本上沒(méi)有提到運(yùn)動(dòng)的定義,但我的理解(似乎和馬哲類(lèi)似):運(yùn)動(dòng)是一切變化的結(jié)果和過(guò)程,這一點(diǎn)無(wú)需深究。然而,至少在高中,運(yùn)動(dòng)學(xué)中所研究的運(yùn)動(dòng)并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的解釋。這一切都指的是機(jī)械運(yùn)動(dòng):物體空間位置的變化。至于運(yùn)動(dòng)的分類(lèi),看一下:
(這次我用維恩圖來(lái)表示集合關(guān)系以示誠(chéng)意。目前我對(duì)垂直圓周運(yùn)動(dòng)的了解是從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)加速,從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)減速例如,球受繩子拉動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)(僅受重力和拉力影響),球在圓形軌道上旋轉(zhuǎn)(僅受重力和支撐力影響)。
這類(lèi)似于數(shù)學(xué)幾何中三角形、四邊形等的分類(lèi)(個(gè)人聯(lián)想)。
·參考系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。要描述一個(gè)對(duì)象,它必須是相對(duì)于某個(gè)對(duì)象的。這個(gè)物體就是參考系(和坐標(biāo)系不是一回事),也稱(chēng)為參考物體。為什么前一句話是正確的?以個(gè)人車(chē)樹(shù)模型為例(不確定是不是科學(xué)史上的典型模型): 在行駛的火車(chē)上(也可以改成客車(chē)、輪船、飛機(jī),我的默認(rèn)是火車(chē)),車(chē)?yán)镉腥俗谒X(jué)的同學(xué)A相對(duì)于火車(chē)是靜止的(假設(shè)你是安裝在汽車(chē)座椅上的攝像頭,你看到A沒(méi)有改變位置),但是人在移動(dòng)相對(duì)于窗外的樹(shù)向前(同樣的原理,如果你是樹(shù)上的相機(jī)),如果沒(méi)有參考系,人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)豈不是“既動(dòng)又不動(dòng)”,很難描述?好,現(xiàn)在我們來(lái)談?wù)凙是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的,以及它是如何運(yùn)動(dòng)的。如果我是A,把我作為一個(gè)整體,不管我的內(nèi)臟器官的活動(dòng)如何,我在動(dòng)嗎?但我不覺(jué)得我在走路或跳躍或類(lèi)似的東西?但如果我不搬家,我怎么從廣州南到深圳北呢?可以看到,雖然我感覺(jué)自己沒(méi)有動(dòng),但這只是我相對(duì)于車(chē)的位置沒(méi)有改變。我相對(duì)于地球(或樹(shù))的位置發(fā)生了變化。可見(jiàn),運(yùn)動(dòng)位置的改變不是物體本身的問(wèn)題,必須由物體和參考系共同實(shí)現(xiàn)。反過(guò)來(lái),在行駛的火車(chē)上,我相對(duì)于樹(shù)向前移動(dòng),樹(shù)相對(duì)于我向后移動(dòng)(我是參照系)。這棵樹(shù)沒(méi)有長(zhǎng)腿,所以據(jù)說(shuō)它不會(huì)“跑”。但根據(jù)我們對(duì)運(yùn)動(dòng)的理解和相應(yīng)參考系的確定,它“即使不動(dòng)也得動(dòng)”。就像我想的那樣,“我沒(méi)有動(dòng),只是從廣州南到了深圳北。” “一樣的,你在火車(chē)、公交車(chē)上不是經(jīng)常看到‘倒退的樹(shù)’嗎?”
總結(jié)和拓展,參考系的四個(gè)要點(diǎn)總結(jié)如下:
⑴ 描述物體的(機(jī)械)運(yùn)動(dòng)時(shí),必須選擇參考系;
⑵描述運(yùn)動(dòng)時(shí),參考系是靜止的。這樣就可以很容易地描述物體的運(yùn)動(dòng)(比如求解物體的速度,這個(gè)在講伽利略相對(duì)論時(shí)會(huì)詳細(xì)解釋?zhuān)lo止?fàn)顟B(tài)是指速度為0。例如,一輛汽車(chē)以每小時(shí)300公里的速度向南行駛。這里的速度其實(shí)就是汽車(chē)相對(duì)于地面的速度,地面速度設(shè)置為0。我們說(shuō),當(dāng)人相對(duì)于汽車(chē)靜止時(shí),人相對(duì)于汽車(chē)的速度( V人和汽車(chē))為0,表示汽車(chē)的速度為0,即汽車(chē)靜止。稍后我們會(huì)了解到,在討論速度時(shí),我們還必須解釋相應(yīng)的參考系。然而,我們不能說(shuō):在某個(gè)參考系下,汽車(chē)的速度是多少?參考系不是坐標(biāo)系,它只是一個(gè)物體(但一旦確定了,就可以確定位置標(biāo)準(zhǔn))。仍然存在一個(gè)命題:速度可以理解為差異嗎? (但是光速是一個(gè)常數(shù)值,稍后再講相對(duì)論),
⑶可以選擇所有物體作為參考系網(wǎng)校頭條,即參考系的選擇是任意的;
⑷除非另有說(shuō)明,均以地球?yàn)閰⒖枷怠?span style="display:none">bQ8物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
再次總結(jié)一下,參考系是強(qiáng)制性的、靜態(tài)的、可選的,主要是地球。
·粒子
進(jìn)入正題吧。質(zhì)點(diǎn)將物體簡(jiǎn)化為一點(diǎn),認(rèn)為所有質(zhì)量都集中在這一點(diǎn)。美麗在于簡(jiǎn)單。為什么使用粒子而不是具體物體?因?yàn)楹?jiǎn)化之后就變得簡(jiǎn)單了,簡(jiǎn)單到不需要描述人、車(chē)、樹(shù)等的大小和形狀,還可以描述(比如畫(huà)示意圖)物體的位置變化三。簡(jiǎn)化不就是為了簡(jiǎn)單嗎?為什么不考慮尺寸和形狀等因素呢?因?yàn)樗鼈儗?duì)人、車(chē)、樹(shù)的位置變化的影響一般很小,可以忽略不計(jì)(如果你研究的問(wèn)題需要非常高的精度,或者其他因素對(duì)精度的影響足夠大,就不能忽略,例如尋找汽車(chē)通過(guò)隧道的時(shí)間,駕駛員可能有更大的影響)。為什么物體的屬性中只剩下質(zhì)量? (物體運(yùn)動(dòng)的位置和狀態(tài)不是“屬性”)后來(lái)研究運(yùn)動(dòng)變化時(shí),質(zhì)量是關(guān)鍵,學(xué)完牛頓三定律就知道了。
想法:簡(jiǎn)化你的想法。所采用的科學(xué)研究方法:理想化模型研究方法。總結(jié):
⑴理想化模型只保留主要因素,忽略其余因素來(lái)建立模型;
⑵ 某個(gè)因素是否可以忽略取決于它對(duì)所研究問(wèn)題的影響。 (當(dāng)然高考題一般都是理想條件)
我希望這部作品能給大家一個(gè)立體的印象,不僅僅是知識(shí)本身,還有主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)、學(xué)習(xí)方法、思維過(guò)程、探究方法等科學(xué)素養(yǎng);另一方面,上面提到的內(nèi)心話高中物理坐標(biāo)系,讀者越能與作者產(chǎn)生一些默契,后面就越能玩得更順暢。
關(guān)于記住什么:首先,經(jīng)過(guò)仔細(xì)閱讀和思考,大部分內(nèi)容都可以理解清楚,所有能問(wèn)的問(wèn)題都可以弄清楚。一般都能記住,沒(méi)必要反復(fù)看。我將主題的重要內(nèi)容加粗。你需要記住它。最好反復(fù)復(fù)習(xí)(在腦子里、眼前過(guò)一遍),以及模型(如人、車(chē)、樹(shù)模型)來(lái)解釋運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性,然后解釋引入?yún)⒖嫉脑蛳到y(tǒng)。 )、典型題,核心是自己判斷:自己不熟悉的地方,幫助自己理解、記憶、解決問(wèn)題的要點(diǎn),自己總結(jié)、發(fā)散。倡議!
關(guān)于發(fā)散性問(wèn)題:有時(shí)候不要太早問(wèn)為什么。 (例如,“參考系是靜止的”)在物理和數(shù)學(xué)中,有很多人為定義的東西。如果不了解定義的背景,產(chǎn)生疑問(wèn)是很正常的。與其過(guò)早問(wèn)為什么,不如多思考定義的應(yīng)用意義高中物理坐標(biāo)系,慢慢學(xué)習(xí)更多的知識(shí)。時(shí)機(jī)成熟了,就能把問(wèn)題理清,解決問(wèn)題。生活中也是如此。不要擔(dān)心被一些問(wèn)題所困(尤其是情感問(wèn)題)。很多問(wèn)題在全面了解之后其實(shí)就不是問(wèn)題了。
在這里,小編給大家留下一道真實(shí)的高考題。你可以動(dòng)動(dòng)腦子想一想該怎么做嗎?留下你的答案和解題思路:我會(huì)在下一期留下答案,記得關(guān)注! 1.回答問(wèn)題
1、如圖所示,一個(gè)木箱固定在一輛長(zhǎng)平板卡車(chē)上。某一時(shí)刻,平板車(chē)從靜止出發(fā),以加速度a=2.5m/s2勻加速直線前進(jìn)。當(dāng)速度達(dá)到v=9m/s時(shí),變?yōu)閯蛩僦本€。運(yùn)動(dòng),已知木箱與平板車(chē)之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ=0.225,箱體與平板車(chē)之間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)靜摩擦力(g為10m/s2 )。求:
(1)小車(chē)加速過(guò)程中木箱的加速度
(2)木箱加速時(shí)的時(shí)間和位移
(3)為防止木箱從平板車(chē)上滑落,要求木箱與平板車(chē)右端之間的最小距離。