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山大王霧里巡山記——質(zhì)點

 新用戶39988WXR 2022-03-25

通俗來說,物理就是研究物質(zhì)運動的科學(xué)——物質(zhì)運動的描述及其產(chǎn)生原因,,進而預(yù)測“未來”,。當(dāng)我們在描述一個實際物體的運動時,是否要考慮這個物體的大小和形狀呢,?

舉例說明:有一位短跑的運動員正在進行百米賽跑,,觀眾和教練都在觀看這位運動的跑步情況。觀眾和教練“眼中”的運動時一樣的嗎,?顯然是不一樣的,!我們的觀眾更多是關(guān)注運動員從起點到終點所用的時間,我們是將運動員當(dāng)成一個沒有形狀和大小的“點”來處理的,;教練更多關(guān)注的是運動員的每一個跑步動作,,進而在以后的訓(xùn)練中加以優(yōu)化,以便更快地提高運動的跑步成績,。

問題出來了,,描述同一個物體的運動,為什么有時可以將這個物體看成是一個“沒有體積,、沒有形狀,、只有質(zhì)量的點”;有時則要將物體看成是“有體積,、有形狀、有質(zhì)量的”實體,?;貧w前面百米賽跑的情景中,觀眾與教練員研究運動員的運動目的是不一樣的:觀眾關(guān)注的是始末位置的時間差,,教練關(guān)注的是運動員的運動細(xì)節(jié),。由于不同的人在描述和研究同一個物體的運動目的不一樣,才有了對物體形狀,、體積的不同處理方式,。

在物理學(xué)中,當(dāng)我們可以忽略物體的形狀和體積,、而將物體看成是一個只有質(zhì)量和位置的點時,,也就是說,,我們用這么一個只有質(zhì)量的點來替代這個物體時,這個點就是我們常說的“質(zhì)點”,。由此可見:質(zhì)點并非真實物體,,而是我們?yōu)榱搜芯课矬w問題的方便而建立的理想物理模型;物體能否看著質(zhì)點不是決定于物體自身的大小和形狀,,而是決定于我們研究這個物體的哪一方面問題,,“當(dāng)物體的形狀和體積對所研究問題不構(gòu)成影響時,該物體就可以看出是質(zhì)點,;否則就不能看出質(zhì)點了”,。當(dāng)一個物體在所研究的問題中不能用質(zhì)點模型來處理時,我們一般稱之為“剛體”,,現(xiàn)在的中學(xué)物理中只研究質(zhì)點物理學(xué),,不涉及到剛體的物理學(xué)(即便在后面的板塊模型中的“木板”也不是物理上的剛體模型)。

建立質(zhì)點模型后,,我們可以來處理一個初中同學(xué)不知道,、但又很想知道的一個實際物理問題:“物理中有靜摩擦、滑動摩擦,,對應(yīng)著有靜摩擦力和滑動摩擦力,;物理中還有滾動摩擦,有沒有滾動摩擦力呢”,?物理中是沒有滾動摩擦力的,!原因何在?下面我們以汽車輪子為例來分析這個問題:汽車正常行駛是通過車輪子的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的(一般轎車車子的后輪是主動輪,,提供前進的動力,;四驅(qū)轎車前后輪都可以當(dāng)做主動輪,都可以提供前進的動力),,車輪子在轉(zhuǎn)動時,,我們是不能講車輪子當(dāng)做質(zhì)點模型來研究的,這時的車輪子必須看成是剛體,,涉及到剛體的轉(zhuǎn)動(需要我們用力矩的知識來處理),,不是我們能用“質(zhì)點物理”知識能處理的事了。其實在車輪子抱死后在路面上滑行時,,車輪子就可以看成是質(zhì)點模型了,。故而物理中時沒有滾動摩擦力這個名詞的。

由此可見:質(zhì)點是人們?yōu)榱搜芯繂栴}的方便而建立的假想物理模型之一,;物理能否當(dāng)成質(zhì)點來處理取決于我們研究這個問題的哪一方面問題,,與問題的自身因素?zé)o關(guān);用質(zhì)點模型只能研究一部分物理問題,,只有在熟練使用好質(zhì)點模型后,,我們才有能力用其它模型來研究更多的實際問題,。

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