从力的角度看,是苹果受到的合外力为重力。在重力的作用下,苹果按照牛顿第二定律F=ma产生了一个重力加速度(大小约为9.8m/s⊃2;),然后苹果以这个加速度运动。至于运动的具体细节,不过就是那5个运动物理量(V0、Vt、a、t、S)之间的数学关系。
从能量的角度看,就是苹果的重力势能转化成了动能。因为总能量是守恒的,所以,重力势能减少了多少,相应动能就会增多多少。
从动量的角度看,苹果下落时受到了一个外力(重力),所以苹果的动量是增多的。
可是,假如你把苹果和地球看作一个总体,那重力就成了苹果和地球之间的内力,那样苹果-地球组成的系统就动量守恒了。但这好像也没啥用,地球对苹果来讲太大了,我们也没有无聊到想去测算一个苹果下落对地球运动导致的影响(起码等苹果有月亮那样大再说)。
相同,一个小球从光滑斜面上滚下来,你能够对它进行受力分析,借助F=ma测算它的加速度,分析它的运动状况,也能够看成是它的重力势能转化成了动能。
假如斜面不光滑,有摩擦力,那你在测算合力时就要把摩擦力考虑进去,考虑能量转化的时候也要把摩擦力做的功考虑进去。
不论这个力怎么变,从重力变成一个推力、摩擦力、电场力、弹力等等都好,上面这个思路并不会变。从力的角度来看,无非就是变换了一个力的品种,从能量的角度来看,不过就对应增多了一种能量,它们之间是一一对应的。
假如两种思路都玩熟了,你自然就知道在什么样的状况下挑选什么样的思路会更简单,而不用一开始就牢记某种所谓的“简便”方法。
这类不明白大局的“简便”,往往是最复杂的。
37 物理与数学
此外,我们在分析物理过程时,要尝试把问题的物理部分和数学部分区分开。
说简单一点就是,当你从物理角度,从力或者能量-动量的角度考虑问题时,你把方程列出来就算完了,剩下解方程只是数学问题。
不过,我们心里要明确:一个方程其实就是一种限制。
一个苹果在没有任何限制的时候,它能够随便动。可是,因为它下落时要满足能量守恒,这个能量守恒就是一种限制。因为这类限制,苹果就只能那么下落。
假如我们要求的未知量仅有一个,那只须要一个方程就能把未知量求出来(比如求苹果下落的末速度,能量守恒一个方程即可);假如我们要求的未知量有两个,那就须要两个方程才能把未知量都求出来(比如小球碰撞时,求两个小球的末速度,就须要从能量、动量的角度各找一个方程)。
把方程找齐了,这个物理题目就算做完了,因为解方程不属于物理过程,它有非常固定的数学解法。
期望各位在学习高中物理时,能先把整个框架,整个脉络理清楚,把物理过程的图像都看清楚。在这个基础之上,我们再去追求所谓的简便方法,各种技巧。
有些人一到高中就钻进各种各样的技巧和简便方法里去了,他或许记住了各种物理模型,知道碰到这类题应该怎么做,碰到那种题应该怎么做。可是,他无法通过那些题目建立起一个完整的力学图景来,无法让他的知识点变成知识体系。
这么,题目一变,题型一变,他就会感觉很吃力。然而,无论出题老师怎么变,在高中玩力学,都逃不出牛顿的手掌心。
38 结语
或许有人人进入高中之后,会开始认为物理很枯燥、很难,认为它既不酷又不美。
但这不是物理的错,而是你看待物理的角度错了。
我们欣赏一处风景,看一部电影,都有一个正确的打开方式。你躲在一个山洞里,当然无法欣赏“登高壮观天地间,大江茫茫去不还”的壮丽;你在电影院第一排的最角落,当然也很难很好地欣赏一部电影了。
你想想,牛顿、爱因斯坦、狄拉克那些人为何会被物理学迷得死去活来?再想想,你学的物理跟他们学的物理并没有什么不一样啊?
所以,物理学本身是非常美的,须要改变的并不是物理本身,而是我们看待物理的眼光。
高中物理并不是对初中物理和科普物理的“背叛”,而是一种深化,物理学的内核始终是一致的。可以进行定量测算的物理,就像老酒一样,越品越醇,越品越香。
期望这篇文章能多多少少帮各位把看待物理的角度扶正一点。
也期望高中的你,依然热爱物理~