学会从“时”“空”角度观察力对物体的作用效果，本文主要内容关键词为：观察力论文,物体论文,角度论文,作用论文,效果论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、分别从“时”“空”的角度观察力对物体作用效果时会涉及的物理量及物理规律
对物体运动的观察一般都是从时、空两个角度进行。如果从时间上观察力对物体的作用效果，涉及力和时间的问题，力对物体必然施加冲量的作用，其结果会使物体的动量发生变化。如果物体间发生相互作用的过程中不受外力的作用，即外力的冲量为零，则物体系的总动量保持不变。
从时间上观察力的作用效果会涉及冲量、动量、动量的变化量、动量定理、动量守恒等内容。这些物理量都是矢量，相应的物理规律都是矢量规律。
如果从空间上观察力对物体的作用效果，涉及力和位移的问题，力对物体可能会做功，其结果会使物体的动能发生变化。如果只有重力或弹簧弹力做功则机械能保持不变。
从空间上观察力的作用效果会涉及功、动能、动能的变化量、动能定理、机械能守恒定律等内容。这些物理量都是标量，相应的物理规律都是标量规律。
二、从矢量与标量的角度对上面涉及的物理量、物理规律做出比较
1.动能与动量
①动能与动量均是状态量，是与位置（或时刻）相对应的物理量。
②动能是标量、动量是矢量。
④动能的变化量ΔE[，k]=E[，k2]-E[，k1]…是代数运算。
动量的变化量Δp=p[，2]-p[，1]…是矢量运算，但对于同一直线上的动量变化问题，可转化为代数运算。
2.功与冲量
①功与冲量均是过程量，是与空间位移（或时间间隔）相对应的物理量。
②功是标量，冲量是矢量。
③有力的作用，物体也发生位移，但这个力对物体不一定做功。
有力的作用，经历一段时间，则这个力一定对物体施加冲量的作用。
④做功的过程会引起物体能量的变化，冲量的过程会引起物体动量的变化。
3.动能定理与动量定理
①动能定理与动量定理均是牛顿第二定律的推论（因此称之为定理）。
②两个定理均与一定的过程相对应，动能定理对应的是空间过程，动量定理对应的是时间过程。
③动能定理是代数方程，动量定理是矢量方程。
④定理中涉及的功是所有外力对物体做功的代数和，涉及的冲量是所有外力对物体冲量的矢量和。
对于物体在某个过程中受若干恒力作用的情况，也可以先求出这些力的合力，再求出合力的功或合力的冲量。
4.机械能守恒定律与动量守恒定律
①两个规律互相独立。
②两个规律的守恒条件不同，机械能守恒条件是：“只有重力或弹簧弹力做功”动量守恒条件是：“不受外力或所受外力之和为零”。
③两个规律的守恒内容不同，机械能守恒是动能与势能的代数和保持不变；动量守恒是体系内各个物体动量的矢量和保持不变。
三、典型问题分析
例1 水平飞行的子弹打穿固定在水平面上的木块，经历时间Δt[，1]，机械能转化为内能的数量为ΔE[，1]。同样的子弹以同样的速度击穿放在光滑水平面上同样的木块，经历的时间为Δt[，2]，机械能转化为内能的数量为ΔE[，2]。假定在两种情况下，子弹在木块中受到的阻力大小是相同的，则下列结论中正确的是（）
解析：从本题要确定的内容上看，既涉及时间过程又涉及空间过程。为了比较两次穿过木块所用的时间，在子弹所受阻力一定的情况下，应运用动量定理。为了确定机械能转化为内能的数量要从一对内力做功的角度进行分析。
以子弹为研究对象，设子弹与木块间的相互作用力大小为f，对两次穿行过程运用动量定理（以子弹飞行方向为正方向）
从①②两式可以看到，要比较两次穿行时间，需要比较v[，1]，与v′[，1]的大小。再利用空间过程，空间过程涉及做功的问题。机械能转化为内能是通过做功而实现，子弹与木块间的相互作用力是一对内力，它们分别对两个物体做功，其性质与一对滑动摩擦力做功相同，都要使系统的机械能有一部分转化为内能，转化为内能的数值等于相互作用力f与两物体间的相对运动路程的乘积。从两次穿行的过程看，子弹与木块相对运动的距离相等，都等于木块的厚度。所以两次机械能转化为内能的数量是相同的。
对于子弹与木块这个体系，两次穿行过程机械能减少量的表达式分别为
例2 跳蹦极是一项勇敢者的运动。设蹦极者离开跳台时的速度为零，从自由下落到弹性绳子刚好被拉直为第一阶段；从弹性绳子刚好被拉直到运动员下降到最低点为第二阶段。若不计空气阻力，下列说法中正确的是（）
A.第一阶段重力的冲量与第二阶段弹力的冲量大小相等
B.第一阶段重力的冲量小于第二阶段弹力的冲量
C.第一阶段重力势能的减少量等于第二阶段克服弹力做的功
D.第一阶段重力做的功小于第二阶段克服弹力做的功
解析：画出两个过程的示意图，如图所示。a到b为题目所说的第一阶段，b到c为题目所说的第二阶段。
从选项上看涉及冲量、做功、动能等问题。因此需要分别从时间上、空间上观察力对物体的作用效果。无论从时间上还是空间上进行观察都需要对物体的受力情况做出正确的分析。
第一阶段运动员受重力作用，第二阶段受重力与弹性绳的弹力作用。
从时间上观察，对于全过程应用动量定理。运动员在初、末态的动量均为零，动量的变化量为零，因此合外力的冲量为零。而合外力的冲量等于全过程竖直向下的重力的冲量与第二阶段竖直向上的弹力的冲量矢量和。所以第二阶段弹力的冲量与全过程重力的冲量大小相等方向相反。所以第一阶段重力的冲量小于第二阶段弹力的冲量，所以B选项正确。
从空间上观察，对于全过程运用动能定理，运动员在初、末态的动能均为零，动能的变化量为零，因此合外力做的功为零。而合外力的功等于全过程重力做的正功与第二阶段弹力做的负功的代数和。所以第二阶段克服弹力做的功等于全过程重力做的功。所以第一阶段重力做的功（等于第一阶段重力势能的减少量），小于第二阶段克服弹力做的功，所以D选项正确。
例3 质量为m[，a]=1kg，m[，b]=2kg的两木块A、B靠在一起，并静止在光滑水平面上，一颗子弹在A中穿行时间为0.01s，在B中穿行的时间为0.02s，设子弹在穿行过程中受到的阻力f恒为300N，那么A、B两木块被射穿后的速度各为多大（子弹可视为质点）？
解析：子弹穿行过程中受到的阻力是一定的，题目给出的是穿行时间，所以从时间上进行观察应运用动量定理。
子弹穿透A时，A、B两物体的速度是相同的。子弹继续穿B时，A物体的速度将保持不变。子弹穿木块的过程木块对子弹施加冲量的作用，同时子弹也对木块施加大小相等、方向相反的冲量作用。
在子弹穿A的过程中以两个木块为研究对象：（因为两个木块的运动状态一样）
根据动量定理：f0.01=（m[，1]+m[，2]）v[，1]-0
v[，1]=1m/s
在子弹穿B的过程中以B木块为研究对象：
根据动量定理：f0.02=m[，2]v[，2]-m[，2]v[，1]v[，2]=4m/s
从以上问题的讨论中可看出，在研究力对物体的作用效果时，需要明确是从时间过程进行观察还是从空间过程进行观察。明确观察过程后，则就确定了解决问题的方向。运用与之相应的概念和规律就可以判断力对物体用的结果。
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