大学文科物理物理学概论课后思考题,独家完整版
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第二章对物体运动规律的思考
5、伽利略落体运动的研路:提出问题合理猜想数学推理实验验证合理外推得出结论
操作过程:
由于伽利略时代的实验仪器不能精确测量快速下落所需的时间,所以他设想通过斜面落体来“冲淡重力”,并通过延伸斜面和控制斜面倾角来控制物体运动的速度和所经历的时间。经过多次实验发现,虽然不断改变斜面的倾斜度,但得到的结果有共同点:小球经过的距离的比值等于经过这些距离对应所用时间间隔的平方之比.伽利略在这个基础上进行合理外推,当倾角增大到90度时,实验结论仍应成立,此即竖直落体运动.至此,伽利略就完成了对自由落体运动的研究.
限制条件:无法测量瞬时速度,没有准确计时工具(无法测量自由落体那么短暂的时间),空气阻力无法营造真空条件,
和理想化:坡面是完全光滑的,忽略空气阻力,
使用特殊方法: 1.运用推理方法,使亚里士多德的结论陷入矛盾中.
2.运用理想模型,猜想落体运动的规律.
3 .运用数学方法,推导自由落体运动的数学表达式以及可以直接测定的物理量之间的函数关系.
4.运用实验方法,对自由落体运动定律进行实验验证.
近代科学研究方法:对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广6、牛顿吸收哪些物理思想后创立经典力学:伽利略通过对自由落体的研究,已经发现了惯性运动和在重力作用下的匀加速运动,奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想。伽利略关于抛物体运动定律的发现,对牛顿万有引力的学说也有深刻的启示作用。开普勒所发现的行星运动定律则是牛顿万有引力学说产生的最重要前提。
7、牛一是牛二的特例?:这种提法是不合适的,因为牛顿第一定律不包括“所受合外力为零”的情况。牛顿第一定律反映的是物体不受力时的运动状态是匀速直线运动或静止,不能反映所受合力为零时的运动状态是匀速直线运动或静止,合力为零时的情况是牛顿第二定律解决的问题。
8、作用力和反作用力?关系是什么?反映了物质世界的什么普遍性质?:一个物体对另一个物体有作用力时,同时也受到另一个物体对它的作用力。物体间的这种相互作用力称为作用力与反作用力把其中的一个力叫做作用力,则另一个力就叫做反作用力。
关系:作用力与反作用力作用在两个物体上,方向相反,同时产生,同时消失,性质相同。
反映性质:自然界的和谐对称的普遍性质。
9、为什么苹果会落地?月亮不会?因为地球对苹果有吸引力,随着苹果的成熟,其杆能承受的力越来越小,最终无法承受地球对苹果的吸引力,导致苹果落地。月亮虽然受到地球引力的作用,但它旋转时产生了离心力克服了地球引力,所以月亮不会落到地面。
10、牛顿的科学思想方法对你的启示?这里牛顿所讲的分析和综合的方法,就是归纳和演绎的方法。凭着这一方法,就可以完成从特殊到一般,再从一般到特殊的认识过程。万有引力定律的建立和海王星的发现就是运用归纳-演绎法。牛顿的科学思想和科学方法不仅使他少走弯路,发现了万有引力定律,而且深刻地影响着以后物理学家的思想、研究和实践的方向。这说明科学思维方法的极端重要性。从物理学的重大发现中吸取科学思想、科学方法的营养,对提高我们提出问题、分析问题和解决问题的能力都是大有裨益的。
第三章守恒定律与对称性
1、机械能?机械能守恒条件?何为能量?能量守恒的含义
是动能与势能的和;只有重力或弹力做功,或系统的外力和非保守内力做功和为零。
度量物质运动的一种物理量。能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
2、单摆运动过程中动能势能转化
3、开枪射击时的后坐力的产生原因:后座力的原因乃是因为动量守恒,当火药在燃烧室爆炸时,对枪炮、弹药各施与一相同的力,而人所感到的后座力是为了抵抗枪炮的运动改变。
4、芭蕾舞演员收回双臂加速旋转的原因:转动惯性由转动惯量决定,离开转轴的距离约大,转动惯量越大,伸出手去,转动惯量增大,速度减小
5、对称性与守恒定律的关系及意义?:
每一种守恒都是与自然界中的一种对称性相联系的。严格的对称性对应着严格的守恒定律,近似的对称性意味着近
似的守恒定律。
6、对称性自发破缺实例
将一根火柴棍直立在桌上,这时火柴棍与重力,桌面构成的体系具有以火柴棍为轴的旋转对称性。火柴棍如果圆头朝下,那肯定是立不稳的,总会倒下,指向某个特定的方向,破坏先前的旋转对称性。这一过程中,对称性从有到无,自发地消失,因此叫做对称性自发破缺。
7、你喜欢对称还是对称性破缺 对称性常常给人以庄严的美感,许多著名传世的建筑都有对称的外表。天然的晶体和某些生物也常常显示其对称的构造。科学中的对称性还带有根本的意义,超出了一般美感的范畴。
8、自然界中的对称性和物理学中的:(1) 空间对称性(2) 时间对称性时间平移对称性,时间反演对称性(3 对
称性与守恒律之间的对应关系。空间旋转对称性与角动量守恒,空间平移对称性与动量守恒,时间平移对称性与能量守恒
9、用对称性原理论证有心力作用下,星星的轨道运动一定是平面运动
第四章周期运动的基本形式
1、弹簧振子作简谐运动时,它的速度有哪些特征?从受力情况和运动规律进行分析。
振子的运动A→O O→A′A′→O O→A
对平衡位置的位移的方向?大
方向水平向左,不断增大方向水平向左,不断增大水平向左,不断减小水平向右,不断增大小如何变化
振子所受的合力方向怎样?大
方向水平向左,大小不断减小水平向右,不断增大水平向右,不断减小水平向左,不断增大小如何变化?
加速度的方向怎样?大小如何
水平向左,不断减小水平向右,不断增大水平向右,不断减小水平向左,不断增大变化?
速度的方向怎样?大小如何变
水平向左,不断增大水平向左,不断减小水平向右,不断增大水平向右,不断减小化?
一质点在使它返回平衡位置的力的作用下,是否一定作简谐运动?拍皮球的运动是不是简谐运动?
不是.简谐运动的特点是:离中点最远时,速度最小,加速度最大,当运动到中点时,加速度为零,速度最大。所以,由于皮球上升的时候,速度减小,加速度也减小。它的运动不是简谐运动。
振幅能否取负值?振幅是标量,没有负值;
2、相位初相的物理意义,如何确定初相?
相位:离开平衡位置的位移。 0 时刻离开平衡位置的位移就是初相位。在波动图中,t=0时,y轴的示数就是初相位。 还有种用y=Asin(wt+@)这种表示的,其中@就是初相位。
3、为什么阻尼振动就是减幅振动?
由于外界的摩擦和介质阻力总是存在,在振动过程中要不断克服外界阻力做功,消耗能量,振幅就会逐渐减小,经过一段时间,振动就会完全停下来。
4、产生共振的条件是什么?说明在实际生活中的利弊。
系统受外界激励,作强迫振动时,若外界激励的频率接近于系统频率时,强迫振动的振幅可能达到非常大的值,这种现象叫共振。条件:就是要有弹性,而且一件物体受外来的频率作用时,它的频率要与后者的频率相同或基本相近。 举例:有时自来水管在邻近的水龙头放水时,偶尔发生阵阵的响声。这是由于水从水龙头冲出时引起水管共振的缘故. 。利弊:
弊:当登山者产生的声波传播到雪层的声波时,引起雪层的共振时,就会发生雪崩;
利:收音机的天线将共振磁环的频率调节至和电台电波信号相同时就会产生共振,电波信号将被放大,然后天线将