【問題一】為什么應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,兩者之間的關系與物體所處的狀態無關,只要是物體間的相互作用均滿足這一規律。雖說作用力反作用力與平衡力有著嚴格的區別,即作用力與反作用力的三大性質(異體性、同時性、同質性)是平衡力所不具備的,但一旦相互作用的兩個物體同時進入我們的視線,作為我們研究的系統,則作用力與反作用力就等同于一對平衡力,對系統的合力總是為零,對系統不會產生加速度,故整體法處理連接體問題時也就不必再考慮內力了;
【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用于一個系統?
動能的轉化所依賴的是功,作用力與反作用力在做功方面的關系是錯綜復雜的,絕不是反作用力與作用力的大小方向的簡單關系,即作用力與反作用力的功并不一定就是等大,一正一負,總功為零。除此同學們最容易想到的情況之外,其他情況應該說均有可能: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,兩個同學都穿著旱冰鞋,面對面靜止站立當一同學推另一同學一把時,兩位同學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的動能。故,當對系統應用動能定理時,我們不但要分析外力做功,也必須同時考慮相互作用的內力對系統的做功情況,從某種意義上來說,分析內力做功可能比分析外力做功更復雜,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系,F1=-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系與作用力與反作用的關系完全一樣,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。相互作用的內力不會改變系統的動量,系統動量的改變只有外力才能實現。故,要保持系統動量不變,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系,會影響著我們在諸多重大物理規律上的理解。
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