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高中階段,動(dòng)量觀點(diǎn)作為解決力學(xué)問(wèn)題的“三劍客”之一,存在感似乎有點(diǎn)弱,用到的機(jī)會(huì)少。本人的感覺(jué),因?yàn)閯?dòng)量難,所以命題不敢太在此處著力,使人誤以為“動(dòng)量”題少功力弱。 打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确剑?/p> 牛頓運(yùn)動(dòng)定律相當(dāng)于金老爺子小說(shuō)中的“易筋經(jīng)”,練好了百毒不侵,諸邪莫近,牛頓定律加持微元法,牛爺爺?shù)募覀鹘^技,可橫掃力學(xué)江湖。 能量觀點(diǎn)像是九陽(yáng)真經(jīng),穩(wěn)重大氣,一眼看穿問(wèn)題本質(zhì)。 動(dòng)量觀點(diǎn)有點(diǎn)像九陰真經(jīng),運(yùn)用時(shí)的招數(shù)多,有一招致命之神效。 一.動(dòng)量的學(xué)習(xí)方法 和動(dòng)能類(lèi)比。動(dòng)能定理、動(dòng)量定理;能量守恒定律;動(dòng)量守恒定律。 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的核心是牛頓第二定律,是物體所受合力瞬時(shí)效果的體現(xiàn);動(dòng)能定理是物體所受合力對(duì)空間積累效果的體現(xiàn);動(dòng)量定理是物體所受合力對(duì)時(shí)間積累效果的體現(xiàn)。 力的效果職能劃分:牛頓運(yùn)動(dòng)定律分管狀態(tài);動(dòng)能定理分管空間;動(dòng)量定理分管時(shí)間。 類(lèi)比中注意不同點(diǎn):功、動(dòng)能變化都是標(biāo)量;沖量、動(dòng)量變化都是矢量。難的原因之一就是矢量性。有方向的事就比較難辦,方向感缺失對(duì)現(xiàn)代人是個(gè)考驗(yàn),學(xué)會(huì)開(kāi)車(chē)和開(kāi)車(chē)到了某個(gè)地方是兩個(gè)概念,隨意開(kāi)500公里和有目的、方向的開(kāi)500公里不一樣。 二.動(dòng)量定理的應(yīng)用 1.對(duì)單體的運(yùn)用。選過(guò)程、受力分析、盯時(shí)間。還是受力分析考驗(yàn)實(shí)力,分力分算沖量再矢量疊加還是求出合力再計(jì)算沖量看問(wèn)題方便而定。怎用是技術(shù)層面的事,實(shí)際情況多是沒(méi)有用動(dòng)量解決問(wèn)題的意識(shí),實(shí)質(zhì)也是理解不到位,掌握不熟練。和有了駕照但不敢上路是一個(gè)道理,本質(zhì)上還是不熟練。沒(méi)良方妙藥,遇到力學(xué)問(wèn)題,瞬、空、時(shí)依次過(guò)篩子,看看哪些規(guī)律能用,哪些用得順手,哪些用得簡(jiǎn)單,功到自然成。 2.對(duì)多體的運(yùn)用。 對(duì)比動(dòng)能定理,多體運(yùn)用時(shí),實(shí)質(zhì)上從能量轉(zhuǎn)化角度來(lái)看,已經(jīng)有了機(jī)械能(機(jī)電能:機(jī)械能和電勢(shì)能)守恒(小守恒)和能量轉(zhuǎn)化和守恒定律(大守恒)的影子了。 仔細(xì)思考一下,從單體動(dòng)能定理到多體動(dòng)能定理,再細(xì)分一下,包括只有內(nèi)力做功的多體系統(tǒng)和內(nèi)外力都做功的多體系統(tǒng)兩大類(lèi)。 A.對(duì)只有內(nèi)力做功的多體系統(tǒng),內(nèi)力為重力、彈簧彈力、靜電場(chǎng)電場(chǎng)力這些保守力。則能量在相互轉(zhuǎn)化中守恒,滿(mǎn)足小守恒。比如橢圓軌道的中心天體——環(huán)繞天體系統(tǒng);彈簧、小球系統(tǒng);豎直平面內(nèi)只有重力、電場(chǎng)力做功的圓周運(yùn)動(dòng)等系統(tǒng)。 B.對(duì)只有內(nèi)力做功的多體系統(tǒng),內(nèi)力若除保守力外還有耗散力,比如滑動(dòng)摩擦力,則滿(mǎn)足大守恒,但轉(zhuǎn)化的方向是單一的,機(jī)械能(機(jī)電能)轉(zhuǎn)為內(nèi)能。光滑水平面上的板塊問(wèn)題是經(jīng)典案例。 C.對(duì)有外力做功的系統(tǒng),大小守恒都不滿(mǎn)足,可通過(guò)外力計(jì)算系統(tǒng)總能量(包括內(nèi)能)的增減;內(nèi)力若為保守力,可直接通過(guò)外力做功計(jì)算系統(tǒng)機(jī)械能(機(jī)電能)的增減;內(nèi)力若還有耗散力,可通過(guò)外力做功和耗散力對(duì)系統(tǒng)做功的代數(shù)和計(jì)算系統(tǒng)機(jī)械能(機(jī)電能)的增減。 動(dòng)量定理若用于多體系統(tǒng),理解上實(shí)質(zhì)比動(dòng)能定理用于多體系統(tǒng)簡(jiǎn)單。若外力為零或不受外力,系統(tǒng)動(dòng)量鐵定守恒,內(nèi)力怎回事統(tǒng)統(tǒng)不管不問(wèn),內(nèi)力太過(guò)自理,內(nèi)力的總沖量比為零,牛頓第三定律的必然結(jié)果,想不為零也不行,動(dòng)量定理有點(diǎn)像牛頓第二定律和第三定律合體了。 若外力不為零,又可細(xì)分。 A.與外力之和垂直的方向上動(dòng)量守恒照用不誤,單方向守恒也是守恒,只不過(guò)只能在此方向用。實(shí)際此種情況下的應(yīng)用相當(dāng)常見(jiàn)。矢量分解特像現(xiàn)代社會(huì)的職能專(zhuān)業(yè)化,各管一方不越界。 B.在外力之和不為零的方向上,系統(tǒng)動(dòng)量變化與外力的沖量和相等。 C.最最詭異的多體動(dòng)量定理運(yùn)用。外力不為零,但外力比內(nèi)力小狼狼多,系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒。系統(tǒng)動(dòng)量守恒與否明明是外力決定論?外力再小,系統(tǒng)動(dòng)量也要改變;內(nèi)力再大,系統(tǒng)動(dòng)量也絲毫不變。怎就近似守恒了呢? 研究的問(wèn)題決定了采取的方法。多體動(dòng)量定理的目的是研究單體的動(dòng)量,多體是手段,單體動(dòng)量是目的,對(duì)于單體而言,誰(shuí)使他動(dòng)量變化大誰(shuí)就是老大,典型的拳頭說(shuō)了算,內(nèi)力、外力都給他沖量作用,外力太弱,弱到幾乎沒(méi)影響,干脆不算了。當(dāng)然若是研究系統(tǒng)動(dòng)量,外力再弱也得計(jì)。 三.動(dòng)量定理的應(yīng)用場(chǎng)景 不只是碰撞這一種場(chǎng)景,和力、時(shí)間有關(guān)聯(lián)的問(wèn)題多思考一下,運(yùn)用動(dòng)量定理有神效。電磁感應(yīng)中的安培力沖量,運(yùn)用動(dòng)量定理有時(shí)空轉(zhuǎn)化之神效。不要把動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒進(jìn)行割裂,兼容并包成大道。 今天運(yùn)動(dòng)會(huì),對(duì)我這個(gè)密集恐懼癥患者是一種煎熬,站無(wú)站處,坐無(wú)坐處,不站不坐就是失職,嘈雜的環(huán)境倒無(wú)所謂,看書(shū)無(wú)處書(shū)寫(xiě)、筆記,實(shí)在痛苦!可憐學(xué)生,平時(shí)不動(dòng),運(yùn)動(dòng)會(huì)幾成受傷會(huì)。我的一貫觀點(diǎn),身心是同步成長(zhǎng)的,奧運(yùn)會(huì)的世界冠軍要學(xué)文化課大概率也不會(huì)差。老夫子的六藝?yán)镆彩怯畜w育的,老夫子本人也是武藝高手,只不過(guò)不”以武服人“而已,李太白是佩劍出游的,陸放翁、辛稼軒、王陽(yáng)明等等,都是文能提筆安天下,武能上馬定乾坤的強(qiáng)人。說(shuō)多了都是淚! |
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