編者按:物理有趣、有趣、合理!
雖然我是做分享知識的生意,當然分享解決高中物理問題的方法,但也不能說很先進。
但有時候,我什至有點不愿意分享。 并不是自私、不愿意貢獻自己的思考成果。 其實了解我的朋友都知道,我“善于教導別人”,這是一個貶義詞!
但分享很累,而且很難達成共識。 有時候常常會招來批評,說我說錯了,說錯了等等!
我該怎么說呢? 每個人的認知不一樣!
對于高中物理來說,有時在分析具體問題時,由于問題的簡化程度不同,使用的模型不同,最終的分析結果也不同。 我并不是說我是對的。
我只是認為在我的這個模型中,我的結論可能是正確的,
當然,也有朋友說了,我為什么要用你的模型呢?
好吧,對不起! 別再吵了,吵是我的錯!
但為什么我今天要分享這個有爭議的問題呢? 因為今天我和朋友、老師討論這個問題的時候,我們基本上達成了共識。
所以對于這個問題我還是想分享一下我的想法。 如果大家覺得不對的話,就來看看吧!
問題如下:
例:如圖所示,一輛平板卡車放置在光滑的水平面上,一個人從卡車左端加速到右端。 假設平板車受到的摩擦力為f,人受到的摩擦力為f'。 下列說法正確的是:( )
A.f和f'都做正功
B. f 和 f' 都做負功
C. f 做負功,f' 做正功
D.由于是靜摩擦力,所以f和f'所做的功為零。
答:這個問題我確實思考了很久,尤其是最近高考之后,我正在“山居”休養。
“山居”很適合我,尤其是這個地方非常“老村”和“自由”。 我只是太“累”了。 雖然我不求名利,但我總是渴望弄清楚一些問題。
所以盡管我“住在山里”,我仍然在思考這些問題! 但仔細想想,除了思考這些問題,我還有什么樂趣呢?
我也看過一些關于這個問題分析的論文,也有類似這篇文章的觀點。 我并不是想“拉幫結派”尋求認可,只是想表達“我并不孤單”。 我也重申一下,不是為了爭論,只是分享我的經驗。 只是想。
讓我們繼續,
對于這個問題,原答案提供的思路是,
平板車上的摩擦力f是向左的,平板車向左移動。
人受到的摩擦力f'是向右的,人向右移動,
因此,f和f'都做正功,答案為A。
好的,關于這個問題我們有以下疑問:
1、如果摩擦力做正功,那么平板車和人的動能就會增加。 能量從哪里來?
這很簡單。 能源來自于人的生物能。 如果你再問,生物能源如何成為平板車和人的動能? 這不是物理問題。 我不了解骨骼、肌肉或 ATP。
2、平板車與人的摩擦力是靜摩擦力還是滑動摩擦力?
一定是靜摩擦力。 你們自己想想吧,我就不解釋了!
3、繼續問題2,既然是靜摩擦,那么一對靜摩擦力所做的功的代數和不應該為零嗎? 這不是與“f和f'都做正功”矛盾嗎?
對于這個問題,我們先解釋一下為什么“一對靜摩擦力所做的功的代數和為零”,
拋開這個問題不談,所謂靜摩擦力,是指兩個物體之間存在相對運動的趨勢。 所謂趨勢,就是沒有相對運動。 如果沒有相對運動,這意味著什么? 解釋兩個物體一起移動,
但兩個物體上的靜摩擦力大小相等,方向相反,因為它是作用力和反作用力。
力的方向相反,兩個受力的物體受力時一起運動。 那么必須一個做正功,另一個做負功,代數和為零!
為了分析清楚“一對靜摩擦力所做的功的代數和為零”與“f和f'都做正功”之間的矛盾,人們發展了各種觀點,
到目前為止,我還沒有看到有人說上題中平板車和人之間的摩擦力是滑動摩擦力。 我現在還沒見過這樣的景色。 畢竟是很不靠譜的。
經過一番研究,有的朋友舉了各種例子什么情況摩擦力,試圖證明“一對靜摩擦力所做的功的代數和可以不為零”。 然而,最終研究這些例子后什么情況摩擦力,發現它們都是上面例子的翻版,或者說本質就是上面的例子,
這些研究都是在同意上述問題的答案后才進行的。 為了認證而認證,大多數沒有多大意義。
那么為什么這么多朋友堅信上述問題的答案是正確的呢?
因為模型的原因,當我們在粒子模型上討論這個問題時,只能得到上面的答案。 也就是說,上面的答案是基于粒子模型的。
但現在,我們卻發現了一個矛盾。 如果我們同意“一對靜摩擦力所做的功的代數和為零”的觀點,我們就無法從質量的角度來分析問題。
那么如何分析呢?
首先,我想告訴朋友們的是我在《原野:疑點剖析4:深刻認識工作中的位移,利用繩索工作的“過渡”效應解決問題》一文中分享的一些觀點,復制如下:
(1)在力運動的過程中,物體上各點的位移是一致的,那么物體的位移就是做功的位移,比如上面提到的平板車。
(2)在受力運動過程中,物體上各點的位移不一致,如變形、旋轉、跳高等。 這樣,我們只考慮直接受力點的位移,即受力物體。 力施加點的位移。 例如,當人跳高時,地面支撐力作用在人身上的直接受力點就是腳。 腳沒有位移,因此地面支撐力不起作用。 比如上面提到的這個人。
這樣我們就可以分析一下,
平板車上的摩擦力f向左移動,平板車向左移動,所以f做正功,
當人的腳與平板車之間存在摩擦時,人的腳與平板車之間沒有相對運動,因此人的腳也向左移動,人的腳受到的摩擦力f'為右邊,所以 f' 做負功,
而且f做正功,f'做負功,代數和為零,這與“一對靜摩擦力做功的代數和為零”并不矛盾,
但朋友們又有疑問了,主要是以下幾個問題,比如,
1. 摩擦力對人有負面作用。 人增加的動能從哪里來?
很簡單,生物能源。
2.人的腳向左移動,但問題說人向右移動。 你如何解釋這一點?
這很簡單。 人在這里不能被視為粒子。 人整體向右移動(或人的重心向右移動),但人的部分腳向左移動。
3、繼續上一個問題,如何實現人整體向右運動(或者說質心向右運動),但是人的腳卻向左運動,
答案是,內功。
接下來我用一個簡單的模型來解釋一下這個人的“內力”模型。
雖然有點夸張,下面這個模型可能朋友們不認可,但是我想在下面表達兩個觀點。 我希望朋友們能同意,就像我非常同意“一對靜摩擦力所做的功的代數和為零”一樣的觀點。正是因為我同意“一對靜摩擦力做功的代數和為零”的觀點。一對靜摩擦力所做的功為零”,這是我在這篇文章中提出的。
所以我們無論是思考問題還是做人做事,都要有自己的基本觀點。 如果基本觀點不同,其實沒有必要繼續討論或者相處。
解釋一下內力。 所謂內力,實際上是由研究對象決定的。 當我們研究某種組合時,組合之間的相互作用就是內力。 當我們使用隔離方法時,內力就變成了一個孤立的物體。 外部壓力,
因此,我們在研究組合時,必須考慮內力。 關于內力,我覺得以下兩點是無疑的,
1、內力是成對出現的,所以在使用牛頓第二整體定律方法時,不需要考慮內力的影響,或者說,在研究整體質心加速度時,有無需考慮內力的影響。
2、研究能量關系時,需要考慮內力所做的功。 盡管內力是成對的,但所做功的代數和不一定等于零。 可能存在能量輸出或能量損失。
這里對上面第2點進行補充說明:
例如,如果一對滑動摩擦力所做的功的代數和為負,則意味著存在能量損失。 這是大家都熟悉的事情。
一對靜摩擦力所做的功的代數和為零。 這是我所認同的,也是本文的核心內容。
還有朋友認為,一對靜摩擦力所做的功的代數和不為零,就能有能量輸出。 這就是整篇文章中兩種觀點的區別。
我們繼續吧。 例如,我們將人視為組合,如下圖所示。 是不是很像男廁所的標志? 是的,我在《山居》上廁所的時候就想到了!
這樣,根據牛頓第二定律,在不考慮內力的情況下,我們得到,
f'=ma_c=(m_頭+m_身+m_腿+m_腳)a_c
即人體(質心)向右有加速度a_c,
單獨分析腳,只要f'">f_{內1}'>f',那么此時腳就會有向左的加速度。
從能量分析來看,
W_in-W_{f'}=Delta E_k
即在內力和外力的共同作用下,人的動能增加。
好的,這是我的模型,我完成了!
朋友們快來看看吧! 畢竟這篇文章已經延長了,還有很多東西看不懂。 畢竟“人不簡單”!
朋友們,我們下次再見!