高中物理的第一大块是牛顿力学,主要有机械运动、受力分析、力与运动三个部分,然后会逐渐引出能量的概念。
世界是无时无刻都在变化的,位置的变化是最为普通和常见的一种变化,也就是运动。这其中机械运动是较为常见的一种物体运动的方式。单个物体直线运动问题的本质就是两个函数问题:一个是速度-时间(v-t)函数,一个是位移-时间(s-t)函数。在理解直线运动的原理后,一切问题就都是数学问题,只需要列出函数和解函数即可。
一、几个重要的物理概念:质点、参考系、时间、长度、度量衡
在研究机械运动时,首先要对其中涉及到的基本物理概念有清晰、准确的认识,了解这些物理概念描述的是现实中的什么东西。
1.1 质点
现实当中,所有的物体都是有体积和形状的。在研究具体问题时,有时候体积和形状可以忽略,有时候不能忽略。
比如,一辆汽车大约长5米、宽3米,而汽车的停车位大约为长6米、宽5米。在停车的时候,汽车的尺寸相对于停车位来说是差不多的,汽车的大小、形状都要考虑好,可能车尾进去了,车头还在外面,才能成功地停进去。
同学们可以拿块橡皮当做汽车,在纸上画个停车位,把橡皮像汽车一样停靠进去,模拟停车的过程。不同形状、大小的橡皮在“停车”的时候是完全不同的情况。
比如,当这辆汽车行驶在路上的时候,比如走高速公路从北京出发前往上海,总里程约为1260千米,也就是1260000米,这辆汽车5米的长度、3米的宽度,与1260000米的距离比起来,可以忽略不计。这时,我们可以把汽车看作是一个小点,它没有体积、没有形状,只是一个点。
同学们可以找张中国地图,找到上面的北京和上海,按照地图的比例尺计算下,如果把汽车放到地图上,会是多大。(标准中国地图的比例尺为1:18000000,也就是地图上的1厘米相当于现实中的180千米。按照这个比例,5米长的小汽车在地图上约为0.0000003米,或0.00003毫米,用班里最细的笔也很难画出这么小的点)在讨论车开到哪里时,用笔沿着公路画就可以了,完全不用考虑笔尖应该多长和多宽。
以上就是质点假设,在物体的形状、尺寸对运动无影响可以忽略不计的情况下,假设该物体是一个只有质量、没有体积和形状的点,,因此叫作“质点”。
本章只讨论运动,不讨论受力,因此不涉及到质量,只体现“点”,不体现“质”。在稍后学习力和运动时,