我認為我們教科書上最大的問題就是對一些最基本的東西缺乏詳細的描述。所謂物理,物是東西,理是道理。但是往往我們的教材是隻列東西,不講道理。大家也就隻是記住公式,用各種套路訓練自己應用這些公式,但是并沒有理解。動量部分尤其明顯。選修3-5第6頁隻是說動量是碰撞過程中一個東西減少,另一個東西增加的量,就是mv。那為什麼是mv?隻有碰撞才有嗎?動量到底怎麼更加直觀的理解?書上并沒有說明,今天我給你講透。
動量 我們先看以下兩個場景:
第一個場景裡,一個鉛球和一粒黃豆同時向你飛來,你會怎麼樣?對鉛球肯定是躲開,而對黃豆,任由它砸在你身上也沒關系。為什麼呢?因為鉛球的"威力"大。第二個場景,我把一顆子彈扔向木闆,然後對另一塊木闆開一槍,第一顆子彈會被木闆彈飛,而第二顆子彈會把木闆擊碎,也是因為第二顆子彈"威力"大。
第一個場景裡,之所以鉛球威力大是因為它質量大,而第二個場景裡,是因為槍射出的子彈速度快。因此很明顯,威力和速度成正比,和質量成正比,可以寫成威力=mv。
不過"威力"可不是物理名詞。我們進一步看這個威力,威力大越大的物體讓它停下來就越難。我們之所以要躲開鉛球,是因為可能它得把我們砸死才能停下來,而黃豆輕輕碰在身上就能停下來。同樣,正因為讓槍打出來的子彈停下太難,所以木闆才會被擊碎。因此"威力"可以定義為讓物體停下來的難度。其實這個才是動量,我是這麼理解動量的,動量是衡量讓運動物體停下難度的物理量。動量越大的物體,讓它停下就越難。這個難度的大小就是mv。
這裡附上動量的标準定義是:物體在它運動方向上保持運動的趨勢。其實是一回事,保持運動的趨勢越大,讓它停下的難度就越大,我建議你用我的方式理解,更直觀。
力的作用效果 我們先回顧一下v和a的關系,a是衡量速度改變快慢的物理量。與其類似,mv是動量,ma就是衡量動量改變快慢的物理量。
那什麼可以改變動量?答案是力,牛頓第二定律告訴我們,力作用在物體上時,會改變物體運動狀态,運動狀态的改變和質量成反比,和力的大小成正比。剛才我們已經說了用ma來衡量運動的狀态改變,因此才有了F=ma這個公式。這個公式的真正含義是告訴我們,力改變動量!
沖量 我們假設有一個物體,初始狀态靜止,對它施加一個恒力,它運動狀态的改變就是F=ma,如果這個力施加的時間為t,即等式兩邊同時乘以t,則變成了Ft=mat。而我們都知道at=v,因此Ft=mv。
看,經過我們的一頓炫酷的操作後,可以很明顯的看到,物體之所有能獲得動量,是因為力在它身上作用了一段時間。因此沖量的定義是力作用一段時間所取得的"成果",這個成果的大小用沖量表示。
動量和沖量的區别和聯系
動量和沖量的區别是沖量是站在力的角度上定義的,力越大,沖量越大,時間越久沖量越大。而動量是站在物體的角度上定義的,質量越大動量越大,速度越大動量越大。
動量和沖量的聯系是,力在一段時間内積累取得的沖量,轉化成了物體的動量。我再給你一個極其形象的比喻來說明沖量和動量的關系:
比如我有一台機器,一年可以賺10萬,運作了10年,機器的運轉就是力對物體的作用,機器産生的價值就是是沖量,即10年*10萬/年。而由于機器賺的錢立馬會進我口袋,就轉化成為了我的身價,即我的身價是100萬,這就是動量。
幹貨總結 1. 動量是衡量讓運動物體停下難度的物理量
2. ma就是衡量動量改變快慢的物理量
3. F=ma的含義是力可以改變動量
4. 物體之所有能獲得動量,是因為力在它身上作用了一段時間
5. 沖量是力作用一段時間所取得的"成果"
6. 沖量是站在力的角度上定義的,力越大,沖量越大,時間越久沖量越大。而動量是站在物體的角度上定義的,質量越大動量越大,速度越大動量越大。
7. 動量和沖量的聯系是,力在一段時間内積累取得的沖量,轉化成了物體的動量。
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