阶段 3 · 4
物理
力改变运动,能量守恒,看到什么取决于你站在哪里。
种子
PHY-1
力改变运动,不是维持运动
PHY-2
能量和动量守恒
PHY-3
场隔着空间推和拉
PHY-4
波带走的是能量,不是东西
PHY-5
运动要看谁在看
阶段
3
结构与证据
力和运动是什么关系?
- 重的东西落得更快吗? 没有空气时,所有东西都以同样的加速度 g 下落;快慢的差别来自空气阻力,又轻又宽的东西受它影响最大。 可以玩
- 没有摩擦,小车能滑多远? 地面越光滑,小车滑得越远;完全没有摩擦,它就永远不会停。 可以玩
- 电流会被灯泡用掉吗? 串联电路里各处电流一样大:灯泡把能量变成光和热,并没有用掉电荷。并联时每条支路都分到电池的全部电压,各支路电流相加。 可以玩
- 透镜把像放在哪里? 物体上一点发出的光,经过透镜又会聚到像上一点;物体靠近(仍在焦点以外),像就远离、变大;进到焦点以内,只能看到正立、放大的虚像,就像放大镜。 可以玩
- 躺在钉床上为什么不疼? 压进去的是压强,也就是力除以面积:同样的体重分摊到一千根钉子或一块宽宽的雪鞋上,比压在一根钉子上轻一千倍。 可以玩
- 水往上托的力有多大? 水向上的托力等于物体排开的那部分水的重量;完全没入以后,再往深处沉,托力也不变。 可以玩
- 镜子里的人站在哪里? 平面镜的像在镜子后面,离镜子和你离镜子一样远;所以想看到全身,只要一面你身高一半的镜子,站多远都一样。 可以玩
4
系统与论证
为什么一定守恒?
- 在行驶的火车上放手一个球 水平和竖直运动互不干扰:车上的人看球直直落下,站台上的人看到一条抛物线。 可以玩
- 单摆的节拍由什么决定? 小角度时周期只看摆长(T = 2π√(L/g));高度的能量和速度的能量来回互换。 可以玩
- 相撞时谁推得更用力? 两辆车互相推的力一样大、时间一样长,所以碰撞前后总动量不变,哪怕有能量变成了热。 可以玩
- 画出看不见的力 电场线从正电荷出发、到负电荷结束;线越密,试探电荷受的力越大。 可以玩
- 水会跟着波走吗? 波把一种样子和能量往前传,介质的每一小块只在原处来回晃或绕小圈;波速等于频率乘波长,v = fλ。 可以玩
- 绳子断了,球往哪边飞? 绕圈需要一个指向圆心的力;这个力一撤,球就沿切线直直飞出,既不是往外甩,也不会继续拐弯。 可以玩
常见的迷思
- 重的东西落得快。
- 运动需要力来维持。
- 电流经过灯泡就被用掉了。
- 相撞时大的那个推得更用力。