力是改变物体状态的唯一原因和解决问题的两大方法

力是改变物体状态的唯一原因和解决问题的两大方法

这篇文章有三个内容构成:

一)解释一个我们物理学学过的知识“力是改变物体状态(运动状态和形变)的唯一原因。”

二)这句话的用处和解决问题两大方法:提高能力,降低问题难度。

三)解决问题两大方法的应用。

我从两个方面来解释“力是改变物体状态(运动状态和形变)的唯一原因。”

力是改变物体状态(运动状态和形变)的唯一原因。物体状态包括运动状态和形变,首先解释“力是改变物体运动状态的唯一原因。”

一)“力是改变物体状态(运动状态和形变)的唯一原因。”

1.1 力是改变物体运动状态的唯一原因。

牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。从牛顿第一定律可以知道,如果物体不受力的作用,原来静止的物体将一直保持静止状态;原来运动的物体将保持其速度一直运动下去。一切物体都有保持原有静止状态或匀速直线运动状态不变的性质,我们把这种性质叫做惯性(inertia)。见《新人教版八年级下册》第17,18页(如图1所示)。

从牛顿第一定律可知,物体运动状态的改变一定是由力引起,如果没有力,物体就会保持静止或者匀速直线运动。一直静止或匀速直线运动就是运动状态没改变。

从证伪主义的角度来说,只要一个反例就可以推翻一个定理(比如:所有天鹅都是白色的。只要发现一只天鹅不是白色的,那“所有天鹅都是白色的。”这句话就被推翻。)。假如存在某原因A导致某个物体从运动变为静止状态,那么牛顿第一定律就被推翻,因为牛顿说的是一切物体,包括任意一个“某个物体”。如果存在某个原因A也可以导致运动状态改变,那么牛顿定律就需要改为“一切物体在没有受到力或者原因A的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。”

《北师大版(全国)物理八年级下册》51页写道:

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态。这个规律叫作牛顿第一定律,也叫作惯性定律(law ofinertia)。一切物体的运动状态发生改变时,一定受到外力的作用。力是使物体运动状态发生变化的原因(如图2所示)。

“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态”的意思是,只有外力才能使得其运动状态改变,而没有其他原因,所以力是改变物体运动状态的唯一原因。

1.2 力是改变物体形变的唯一原因。

百科中形变的定义为:凡物体受到外力而发生形状变化谓之“形变”(如图3所示)。

也可参见的形变百科。

教科书写道:物体在力的作用下形状或体积会发生变化,这种变化叫作形变(deformation)。见《教科版物理必修第一册》第65页(如图4所示)。

也就是说任何形变都是由力引起,力是物体形变唯一原因。如果某个形变不是由力引起,那么它就不是形变,因为它不符合形变定义。定义的作用就是区分是什么和不是什么。由力引起的形状变化才叫作“形变”,由其他因素引起的形状变化不叫“形变”。当然其他因素也不能引起形变。

反过来说,如果存在原因B可以使得物体发生形变,那么形变的定义应该改为:凡物体受到外力或原因B而发生形状变化谓之“形变”。物理学定律是符合逻辑学的,不会存在这种话语上的逻辑漏洞。

教科书写道:力是物体对物体的作用,力可以使物体发生形变,也可以改变物体的运动状态。见《新人教版八年级下册》第14页(如图5所示)。


二)力是改变物体状态的唯一原因。有什么用?

既然“力是改变物体状态(运动状态和形变)的唯一原因。”那么任何物体变化都必须是由力引起,这个力我们知道是合外力,通俗的说就是:合外力觉得结果。

合外力=动力-阻力,所以对于任何问题,自然就产生两大解决问题的方法:提高动力,降低阻力,因为这样,合外力都会增加,合外力增加结果才会改变。

所以就产生了解决问题的两大方法:提高能力,降低问题难度。遇到任何问题,都可以从力上想办法。比如在降低问题难度上,可以使用拆分、联想、类比和溯因等方法来降低难度。

以拔河比赛为例,绳子中间的标记绳向哪方运动,不仅取决于你方的力量大小,也取决于对手的力量大小。也就是说,当你方力量-对方力量>0时,合外力方向与你方力量的方向相同,标记绳会向你方移动。反之,当你方力量-对方力量<0时,合外力方向与你方力量的方向相反,标记绳会向对方移动。而如果合外力=0,那么标记绳就不会移动(如图6所示)。

当合外力>0时,也就是能力大于问题时,你就可以把问题解决了。

合外力=动力-阻力,你的能力是你完成事情的动力,问题是完成事情的阻力。只要合外力>0,就能推动将问题的解决,合外力越大,解决的速度就越快。

合外力定结果

决定结果看合力,动力阻力要分析。

合力增加结果增,成功秘诀在这里。

三)解决问题两大方法的应用

力是物质变化的唯一原因,这是物理学告诉我们的,用公式表达就是牛顿的第二定律F=ma。由F=ma可以推导得到广义动量定理Fαt=nmV,其本质是力在时间上的积累效应。

在力是物质变化的唯一原因中,力指的是合外力,合外力=动力-阻力。当动力和阻力相等,即合外力为0时,就不会产生任何变化。

既然合外力决定结果,那么增加合外力就能增加结果,可以通过增加动力来增加合外力,从而增加结果;也可以通过减少阻力来增加合外力,从而增加结果;当然,也可以两者同时进行。

在军事学中,通过集中自己的兵力来增加动力,通过分散敌人兵力来减少阻力,从而增加获胜的概率。

在学习方法上,通过提高自己的能力来增加动力,通过拆分知识来减少阻力,从而增加学习成绩。

在管理学中,通过提高产品质量来增加动力,通过降低成本来减少阻力,从而增加企业的利润。

在经济学中,通过提高商品的消费者利益来增加动力,通过降低价格来减少阻力,从而提高销售量。

在方法论中,通过提高能力来增加动力,通过降低困难难度来减少阻力,从而把问题解决(如图7所示)。

两大解决问题的方法并不是凭空产生的,而是根据物理学基础原理推导出来的,各个领域的基本方法也都可以使用广义动量定理来推导得到。

解决问题两方法

广义动量思路强,力驱变化显锋芒。

增加动力减阻力,两大方法助飞翔。

除了从动力和阻力的维度进行分析,我们还可以从力的大小、方向、作用点、时间这四个广义动量定理过程要素的维度进行分析,比如学习七要素中的力量、方法、作用点和时间直接来自广义动量定理的过程四要素。

我们使用两大方法来简单分析长平之战。

长平之战是秦、赵两国之间的战略决战。秦国数战连胜,致使赵军损失惨重,战场上的局面对赵国极其不利。廉颇奉命抵抗,为了争取有利的战斗条件,他先筑起营垒坚守,没有立刻出战。秦国见赵国固守不战而难以攻破堡垒,便派间谍散布廉颇投降的谣言并扬言秦国不怕廉颇,怕的是赵奢(曾大败秦国)之子赵括。赵王便用赵括替代了廉颇,赵括变更了廉颇的防御部署及军规,更换将吏,组织进攻。秦国暗中任命名将白起为统帅,白起针对赵括急于求胜的弱点,采取了佯败后退、诱敌脱离阵地,进而分割包围、切断赵军粮道,予以歼灭的作战方针,最终获得战争的胜利,白起坑杀40万赵军。

解决问题有两个方法,增加自己的力量和减少敌人的力量。在长平之战中,廉颇固守不战,秦国很难通过增加自己的兵力攻下赵国的营垒,所以秦国选用了第二种方法——减少敌人的力量。秦国通过反间计让赵国用赵括换下了厉害的廉颇,从而减少了赵国的力量。然后利用赵括的弱点进行定点打击,分割赵军,也就是分散敌人兵力,降低敌人力量,从而打败赵军。

长平之战

秦赵交锋生死战,廉颇固守难破关。

离间巧计换赵括,诱敌离阵尽全歼。

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