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建立高中物理之樹 No.4:深刻理解場中的概念

由 跳跳老師說物理 發表于 攝影2022-12-07
簡介總結現在我們可以用一個完整的故事描述場了:場就是一個迷你社會,這個社會中的物件都有自己的資產(總能量),資產多少跟場外的爸爸有關,物件在場中就是不斷的買房賣房(勢能和動能互相轉化),如果找中介換房要交中介費(產生內能),如果不找中介,在換房

場的概念是什麼

建立高中物理之樹 No.4:深刻理解場中的概念

上篇文章我們講了場的概念,本文將先構建一個虛擬的社會,然後用類比的方式幫你更加深入的理解場中的力、動能、勢能、內能等核心概念。

一個虛擬的社會

我們先假設有一個社會,這個社會中每個人都有一些現金和一間房子。現金有多有少,房子有大有小,房子的價值僅跟大小有關。社會中每個人都在不停的買房賣房,不從事任何其它賺錢的工作。

下文我們會用這個社會類比場,從而讓你深刻理解場中的概念。

能量就是總資產

我們的社會中,每個人的總資產是現金加房產。而在場中,這個總資產是物件的總能量,總能量是動能加勢能。

勢能是房子

我們社會中不同的房子價值不同,場中不同的位置勢能不同。因此勢能可以看做是房產。勢能較高的地方就是大房子,勢能較低的地方就是小房子。

動能是現金

在我們的社會中,人們不停買房賣房。 要想從小房子換到大房子需要花費現金,而賣掉大房子買小房子會獲得現金。在場中,這個現金就是動能,物件從勢能大的地方走到勢能小的地方會降低勢能,產生動能。而如果想去勢能更大的地方,就必須消耗動能才可以。賣賣房子的過程中就是動能和勢能不斷轉換的過程。

力是喜好

在場中,場給物件的力總是指向降低勢能提高動能的方向。這就像大家都喜歡賣房子獲得現金一樣。因此在無外力干涉的情況下,場中所有物件終歸都會沿著降低勢能,增加動能的方向前進。

內能是中介費

在換房子的時候,你的總資產應該是不變才對,從大房子換到小房子,房子的價值降低了,但是你獲得了現金,總資產不變。但是有的時候我們買房賣房會找中介,要支付中介費。支付中介費後,總資產就會下降。在場中,內能就是中介費,在勢能和動能轉化時有時會產生內能,一旦內能產生,物件的總能量就要降低。

普通家的小孩和富二代

社會中每個小孩出身的家庭不同,有的出生在普通家庭,總資產大致是平均水平,而有的出生在富人家裡,俗成富二代,總資產就很多。在場中也是類似的。有的物件在勢能很高的位置,有的物件動能很大,這些物件的能量高。我們可以想像物件有一個場外的“爸爸”,物件的初始動能和勢能都是爸爸給的,為了讓物件獲得能量,爸爸需要消耗能量,但是這個能量轉化的過程發生在場外,不是我們分析的範疇。

總結

現在我們可以用一個完整的故事描述場了:場就是一個迷你社會,這個社會中的物件都有自己的資產(總能量),資產多少跟場外的爸爸有關,物件在場中就是不斷的買房賣房(勢能和動能互相轉化),如果找中介換房要交中介費(產生內能),如果不找中介,在換房的過程中總資產不變(機械能守恆)。而物件更喜歡現金(力沿著勢能降低動能增加的方向)

我希望我在這兩篇文章中大量的例子能讓你更加深入的理解場這個概念。

之後我們分析所有運動系統的題目時,先明確以下幾個問題:

1。該題是什麼場,什麼物件,互動的是什麼力

2。動能和勢能是怎麼轉化的

3。有無內能

明確後再解題,一定會事半功倍。