上篇文章我們講到高中物理最頂層的樹幹是能量,能量分為運動系統和非運動系統。
而超過70%的知識點都在運動系統中。
本文我們來分析運動系統。
運動系統用一句話說,就是物體在外界能量的驅動下運動,發生了運動狀态的改變,在這個過程中某些能量轉化成另一些能量的過程。衡量運動狀态改變的物理量是加速度,因此運動系統可以分為三類:1.外界能量2.加速度3.能量轉化
外界能量雖然不一定所有的系統都有外界能量,但是高中物理考查的系統都是有外界能量輸入的,因為沒有外界能量輸入時,物體要麼做勻速運動要麼靜止,怎麼可能考你那麼簡單的東東?
這些外界能量由重力場、萬有引力場、電場、磁場和其它場産生。比如高考必考的一類題:一個電荷現在電場裡轉一轉,然後進入磁場,讓你分析過程中的各種物理量 。這就可以看做是一個外界能量為電場和磁場的系統。而另一類必考題:物體在斜坡上做運動,就可以看出是外界能量是引力場的系統。
很多同學可能會問,這個其它場是個啥?在很多系統中,物體會被某個力拉動或推動,比如小車拉或者人推,這樣的場我們把它看做是其它場。
加速度在運動系統中, 外界能量産生力,力改變加速度,加速度改變速度。
力分為外力和外力産生的反作用力。外力是指外界能量産生的力,有萬有引力(包括重力)、電場力、磁場力,其它力(拉力、推力)。而反作用力是指因為外力而産生的力,包括摩擦力、支持力、彈力。
将力和加速度聯系在一起的是F=ma。
将加速度和速度聯系在一起的是v2=v1 at
能量的轉化在運動過程中有能量的改變。能量分為機械能和内能。在摩擦力做功時,運動過程是機械能轉化為内能的過程,而無摩擦力做功時機械能守恒。内能可以看做是能量耗散到了系統之外,這個過程不可逆,隻要有摩擦力做功,系統中的能力就越來越低,除非外部能量繼續輸入。
要注意的是,在某些系統中物體有初速度,這個初速度意味着系統中有動能。這個初始的動能是很多同學分析能量轉化時容易忽略掉的。
總結形象的看運動系統,可以把運動系統看成一個冰冷的盒子,盒子吸收了外部能量,然後盒子中的東西在盒子裡動了起來,因為盒子裡的東西在動,所以盒子發熱,由于盒子會散熱,因此一部分能量又離開了盒子。當外部沒有能量時,盒子裡的東西最終會停下來,同時盒子會變的冰冷。如下圖:
經過本文的分析,你的物理之樹應該是這樣:
(注:動量不是能量,但是也有守恒的思路,因此我把動量也劃到能量轉化裡。請不要鑽牛角尖)
是不是覺得清晰了很多?而且文章開頭,也就是上篇文章我們構建的樹,我們已經打破了集合(教科書中每一章是一個集合,集合可以看做是教科書對知識點的分類方法),這是主動思考的結果,隻有主動思考,才能突破瓶頸!
但是隻有分類還不夠,我們的最終目的還是做對題,考高分。因此,之後的文章我詳細講述如何利用物理之樹分析題目。
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