牛顿第三定律与动量守恒定律

关于牛顿运动三定律的内容及有关概念的论述,人们已阐述了很多,本文仅对第三定律及与之有关联的动量守恒定律作粗浅的讨论.一、牛顿第三定律是一条近似定律 牛顿第三定律,反映了物体间的相互联系,它指明了力来源于物体间的相互作用,而这种相互作用是完全对称的,即作用力和反作用力是沿着同一条直线上同时出现、同时变化、同时消失且同时属于同一种性质的力.近代物理学的研究表明,宇宙中只存在着万有引力、电磁力、弱力和强力这四种基本的作用力,而其余各种力都可以看作这些基本的作用力的复合表现.其中弱力和强力只在原子核的尺度10-15米范…     

牛顿力学形式和相对论力学的协变性

指出若将能量（包括动能）、动量都理解为相对论中的能量和动量，则牛顿力学中的功能原理、动能定理、动量定理、牛顿运动定律及力对物体所作的功率、能量－动量守恒定律及其守恒条件在相对论中都是协变的，并给出了它们的协变形式。     

相对论质量和能量--"从低速到高速"之三

1 牛顿力学的质量和能量。牛顿本人没有给出质量的明确定义．一般就说是物质的多少．重要的是在牛顿力学中，认为一个物体的质量是恒定的，与物体的运动无关．在相互作用中不会消失，因而有质量守恒定律．     

用动量守恒定律解题的常见错误

在两个以上的物体组成的系统中,许多问题由于相互作用力难以确定而不能直接应用牛顿运动定律解题.动量守恒定律为我们解决力学问题提供了一种新的方法和思路,利用该定律解题只需考虑相互作用的物体作用前后动量变化的关系,不必考虑作用过程中各个瞬间的细节.但由于系统的复杂性、题型的多变性和灵活性,学生在解题时往往会顾此失彼,出现这样或那样的错误.本文就学生易犯的错误,作一简要分析.……     

应用动量守恒定律解题时常见的错误

动量守恒定律是力学三大基本守恒定律之一,它不但适用于宏观物体间的作用过程,也适用于微观粒子间的相互作用过程,所以动量守恒定律在物理学中占有重要的地位.在处理力学问题,尤其是解一些综合性习题时经常应用的是质点组的动量守恒定律. 质点组动量守恒定律的内容是:在某段时间间隔内,若质点组所受外力矢量和始终为零,则在该段时间间隔内质点组的总动量守恒.其数学表示式可写为 当Fi外=0时,miVi=恒矢量 当质点组所受外力矢量和不为零,而外力矢量和沿某一方向的投影为零时,质点组总动量沿该方向的投影保持恒定.这一结论称为沿某一方向的质…     

讲授量子理论的一种方法(三)

三、在相互作用中能量和动量是怎样传递的 上面我们讨论了在时间和空间中辐射是如何传播的,现在来看另一个完全不同的问题──当辐射到达物质并与它相互作用时,会有什么样的行为呢? 1.宏观客体、原子核以及电子间的相互作用 诸如放置在气桌上的小球之类的宏观客体,我们就不必多说了.这些已经在第3、4单元中研究过.物体间的碰撞包含着迅速的能量和动量的交换,这种交换取决于能量和动量守恒定律.同样,原子核之间以及电子之间的碰撞也是如此.例如,在图14中,一个电子射入气泡室并撞击另一个属于液体原子的电子,后者受到十分猛烈的撞击,而被从其…     

谈质心及质心系的教学在理工科大学物理中的作用

质心和质心系是大学物理中重要的概念.本文首先通过运动学分析,得到了物体运动的动量、角动量及动能在惯性系和质心系之间的变换关系,这些变换关系有着与伽利略相对性原理中的位置变换和速度变换完全相似的简单形式.然后通过动力学分析得到了质心系下物体运动所满足的力学规律.这进一步加深了我们对宏观物体运动图像的理解,即宏观物体运动可以看作是随质心的平动和相对于质心的转动的叠加,而质心的运动和质心系下相对于质心的运动都满足形式相对简单的力学定律,可以方便地求解.通过本文的讨论,突出了质心和质心系在工科大学物理力学教学中的重要作用,并且把相对运动、惯性系和非惯性系等力学重要概念联系起来,以有效加深学生对力学整体框架、物体运动图像及力学规律的认识.     

应用动量守恒定律应注意的两个问题

动量守恒定律是基本物理定律之一,用它来解决一些变力问题,如打击、碰撞、爆炸以及变质量的问题是比较方便的．牛顿第二定律解决这类问题往往表现出无能为力．但是不少学生对该定律的一些基本概念缺乏深刻的认识,在应用这一定律中往往出现一些共同的错误．我们将这些错误归为两类,并给出避免这两类错误的方法． 一、参照系的一致性 动量守恒定律是研究物体的动量变化之间的关系,物体的动量大小和方向决定于描述物体的速度的大小和方向．而描述物体运动的速度又必须依据于参照系的选择．因而,在应用动量守恒定律研究由几个物体组成的物…     

动量守恒演示器

动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一,是教学的重点.教材是从物体的相互作用出发,利用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律的.若在此基础上利用本装置进行演示,可收到更好的教学效果.这件演示器具有结构简单、制作容易、操作方便、说服力强的特点.现将仪器结构和演示方法介绍如下.     

机械运动物体的内部矛盾是什么?

牛顿力学所研究的对象是低速宏观物体的机械运动。牛顿力学的原理是从前人实践的基础上归纳出来的,并经过实践检验,正确地反映了低速宏观物体的运动规律。正因为如此,它正确地指导着这个范围内的实际活动。因而我们不能否认牛顿力学的科学性,而认为它是人们认识绝对真理的长河中的一个相对真理。 物体机械运动的动力源泉是什么?牛顿认为物体只具有惯性,因而物体机械运动的动力,不是在机械运动物体的内部,而是在机械运动物体之外的外力。这就是牛顿关于机械运动的形而上学外因论,它是和唯物辩证法的内因论是根本对立的。当追问到最初的外力是…     

时空对称性与守恒律(上篇)——牛顿力学

艾梅·内特宣称,每一对称性对应一守恒律.本文从时空平移和空间转动对称性导出牛顿力学中能量、动量、角动量三大守恒定律.     

演示实验“逆风行舟”

讲授普通物理的力学部分时,适当地运用演示实验能激发学生思维的积极性,改善讲授理论概念的效果。“逆风行舟”是力学演示实验中较好的一个。 力的概念和牛顿第二定律是力学的核心,大学物理把中学使用的F=ma应用高等数学而改变成另一种表示式:并阐明这种新形式所表示的物理意义;又强调:力是物体与物体间的相互作用,它与物体的运动状态的变化有紧密联系。“逆风行舟”这一饶有兴趣的自然现象能很好阐明这两点。我们在1965年试制了“逆风行舟”演示设备,搬上讲台,立刻受到师生们的欢迎。近来对实践结果作了初步小结。 早在1955年《物理通报》…     

基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化

运动、力、动量、能量是大学物理教学最基本且重要的内容.在牛顿力学中,如果已知初始条件,对于有序系统可以预测其未来的运动状态,牛顿力学在天文学上的处理是最成功的.本文基于万有引力定律和动量定理,借助计算机软件VPython模拟天体的运动过程,例如卫星、月球绕地球的运动,火星绕太阳的运动,卫星绕双星系统的运动,直观地显示了天体运动轨迹,使天体运动过程实现了可视化.教学实践表明基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化,可以使学生更好地理解并灵活运用牛顿运动定律和动量定理,是对经典物理教学内容的有益补充.     

求物体间的相互作用力

在应用牛顿运动定律解决动力学问题时常常遇到求物体间的相互作用力的问题 ,学生往往感到束手无策 ,难于解决此类问题 .牛顿第二定律是“物体的加速度与物体所受的合外力成正比 ,与物体的质量成反比” .因为两个物体间的相互作用力 ,当把两个物体看成一个整体时 ,属于内力 .我们用隔离法对物体的受力情况进行分析 ,因为隔离法的最大优点是可以把内力转化为外力 ,以便应用牛顿定律解决问题 .所以首先要明确什么是内力 ,什么是外力 ,以及怎样把内力转化为外力 .本文根据自己的教学体会 ,谈谈粗浅的看法 .1　内力与外力例如 :在水平面上有两个…     

关于超距作用

人类关于力的概念最初是由于观察物体在直接接触时所发生的相互作用而产生的.这种“接触作用力”的观念曾经处于统治地位,成了人们的一般常识.虽然重力现象和磁力现象早为人们所知,但是并没有想到这些现象有什么“非接触”作用的性质.只是在牛顿理论中才清楚地告诉人们,万物之间存在着一种吸引力,这个力的方向在物体之间的连线上,大小与物体间的距离的平方成反比;在某一时刻作用于物体上的力只决定于同一时刻其他物体的位置,而与物体的速度和加速度无关;远离物体之间引力信息的传递不需要时间.这就是牛顿瞬时超距作用力的基本特征.“超距作…     

关于平均冲力和平均相互作用力的讨论

在普通物理学教学中,有关平均冲力这一概念的引入是从牛顿第二运动定律入手的.即由导出动量原理 物体在运动过程中,物体所受合外力的冲量,等于这物体动量的增量. 据数学中值定理及矢量分量式的表达式又有 其中当是物体所受合外力在x,y,z三个方向上的平均冲力。这就提供了求解平均冲力的一个途径. 在程守洙、江之永所主编《普通物理学》第三版中就上述内容举了一些例题及习题中,又提出了一个求解碰撞过程中“平均相互作用力”的问题.我们认为书中对这一问题的阐述不够明确、例题中的求解似有不妥之处.如书 P 143[例 3-1] 质量M=3吨的重锤,从…     

运动带电粒子间的相互作用

运动带电粒子间的相互作用邓小玖（合肥工业大学合肥）众所周知，运动电荷之间如果只考虑洛仑兹力，牛顿第三定律一般不成立。然而若引进带电粒子在外磁场中的总动量户一ｍＧ十ａ二，其中ｑ二为被运动带电粒子带动的电磁场的动量’‘’，则广义力满足牛顿第三定律。如此处...     

质点动力学

从广义上看,质点动力学应包括惯性系内质点动力学和非惯性系内质点动力学;从研究方法上区分,还有用牛顿力学方法研究的质点动力学和用分析力学方法研究的质点动力学.这里所谓的质点动力学是狭义的,仅指在惯性系内用牛顿力学方法研究的质点动力学. 牛顿力学研究问题是采用分析和综合的方法、认为力学的研究对象──宏观物体(如刚体、弹性体、流体等)都是由有限个或无限个有着相互作用的质点组成的,搞清了其中最基本的元素──质点的运动规律,再将所有质点之间的相互作用和相互关联考虑进去,加以综合,就可以解决系统整体的运动问题.因此,质点…     

深入浅出 循循善诱 突破难点

牛顿运动定律是力学乃至整个经典物理的基础．牛顿第三定律表述很简短,但它揭示了物体与周围其它物体相互作用的关系,指出了力的相互性和同时性．要求学生正确地掌握和深刻理解牛顿第三定律,对于正确地进行物体受力分析,进而应用牛顿第一定律和牛顿第二定律解决问题是十分重要的．本人在多年的物理教学中体会到,许多高中毕业的学生,对于牛顿第三定律的理解存在着许多模糊甚至错误的认识．笔者认识到,牛顿第三定律虽不是教学的重点,却是教学的难点．只有帮助学生突破难点,澄清那些模糊甚至错误的认识,才能使学生对该定律有准确而深刻的理解,为全面理解和掌握牛顿运动定律,     

对“变质量方程”的讨论

《伯克利物理学教程》第一卷<力学>一书 6.3变质量系统这一节中写道:“在第三章中,牛顿第二定律被表示为其中P是动量Mv。对于恒定质量的物体,这个式子变为大家熟悉的F=Ma.但是,在有一类力学问题中,运动物体的质量不是恒定的,因此,在我们表达dP/dt时,必须要看到M对时间的依赖关系,于是,第二定律变为许多有意义的重要问题都可以用式(6.19)来处理,这包括火箭运动,卫星在大气作用下运动的减慢,以及运动的部分随着时间而变化的象链子这一类物体的运动”. 笔者认为以上所引论述是错误的.理由如下。一(6. 19)式的来源缺乏理论根据 首先应区分两…