由作用力反作用力關(guān)系看三大規(guī)律的應(yīng)用問題

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  【問題一】為什么應(yīng)用牛頓第二定律整體法分析連接體問題時只考慮外力?

  作用力與反作用力的大小、方向關(guān)系是大小相等、方向相反且總作用在同條直線上,兩者之間的關(guān)系與物體所處的狀態(tài)無關(guān),只要是物體間的相互作用均滿足這一規(guī)律。雖說作用力反作用力與平衡力有著嚴(yán)格的區(qū)別,即作用力與反作用力的三大性質(zhì)(異體性、同時性、同質(zhì)性)是平衡力所不具備的,但一旦相互作用的兩個物體同時進(jìn)入我們的視線,作為我們研究的系統(tǒng),則作用力與反作用力就等同于一對平衡力,對系統(tǒng)的合力總是為零,對系統(tǒng)不會產(chǎn)生加速度,故整體法處理連接體問題時也就不必再考慮內(nèi)力了;

  【問題二】為什么說動能定理解題一般適用于單個物體而不太適合應(yīng)用于一個系統(tǒng)?

  動能的轉(zhuǎn)化所依賴的是功,作用力與反作用力在做功方面的關(guān)系是錯綜復(fù)雜的,絕不是反作用力與作用力的大小方向的簡單關(guān)系,即作用力與反作用力的功并不一定就是等大,一正一負(fù),總功為零。除此同學(xué)們最容易想到的情況之外,其他情況應(yīng)該說均有可能:①一個作用力做功而另一作用力不做功。比如,我們拉著一個物體在靜止的粗糙桌面上運動時,一對相互滑動摩擦力的做功情況;②兩個作用力同時做正功。比如,兩個同學(xué)都穿著旱冰鞋,面對面靜止站立當(dāng)一同學(xué)推另一同學(xué)一把時,兩位同學(xué)間的相互作用力的做功情況;③兩個作用力也可以同時做負(fù)功。又比如,一個物體在另一個粗糙物體表面上相對于地面相向運動時,兩者之間的滑動摩擦力對對方均做的是負(fù)功,起著阻礙彼此的運動的作用。①②③情況的存在,也就充分證明了一對作用力與反作用力對系統(tǒng)的總功不一定為零,只做總功不為零,它們也會象外力一樣會影響到系統(tǒng)的動能。故,當(dāng)對系統(tǒng)應(yīng)用動能定理時,我們不但要分析外力做功,也必須同時考慮相互作用的內(nèi)力對系統(tǒng)的做功情況,從某種意義上來說,分析內(nèi)力做功可能比分析外力做功更復(fù)雜,這也就大大增加了分析與處理問題的難度,我們也就不難從中體會出盡量不對系統(tǒng)使用動能定理的原因了。

  【問題三】為什么動量守恒定律的適用條件是合外力為零?

  動量的改變要依靠力的沖量。而力的沖量是力與時間的乘積,作用力與作用力在同時乘以時間后,不會改變兩者的大小方向關(guān)系,F(xiàn)1=-F2,自然有F1t=-F2t,也就是說作用力沖量與反作用力沖量的大小方向關(guān)系與作用力與反作用的關(guān)系完全一樣,也總是等大、反向、且在同一條直線上,因而一對作用力與反作用力的總沖量一定為零。相互作用的內(nèi)力不會改變系統(tǒng)的動量,系統(tǒng)動量的改變只有外力才能實現(xiàn)。故,要保持系統(tǒng)動量不變,唯有合外力為零。

  由此可以看出,作用力與反作用多方面的關(guān)系,會影響著我們在諸多重大物理規(guī)律上的理解。

  來源:星空中學(xué)物理輔導(dǎo)東營的博客


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