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我國高中物理教材中的錯誤： 錯把“合力為零”當(dāng)成“動量守恒”的條件 深圳市晟才高級中學(xué) 陳敏華 分析 這一錯誤在我國高中物理教材中可以普遍地找到。例如，在一本教材中，對兩個例題進(jìn)行分析時，明顯地把“系統(tǒng)所受合外力為零”錯當(dāng)成了動量守恒定律的條件： 對例題1的分析：……摩擦力遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的內(nèi)力，可以忽略。因此，可以認(rèn)為碰撞過程中系統(tǒng)所受合外力的矢量和為0，動量守恒。（人教版，選擇性必修第一冊，P13） 對例題2的分析：……但是所受的重力遠(yuǎn)小于爆炸時的作用力，所以可以認(rèn)為系統(tǒng)滿足動量守恒定律的條件。（人教版，選擇性必修第一冊，P13-14） 在各種版本的教材中，一般把動量守恒定律表述為： 如果一個系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。這就是動量守恒定律（law of conservation of momentum）。（人教版，選擇性必修第一冊，P12） 這個表述是正確的。顯然，從這個表述中我們可以看出，“一個系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0”是“這個系統(tǒng)的總動量保持不變”的條件，而不是“動量守恒”的條件。在上面對兩個例題的分析中，混淆了“系統(tǒng)動量保持不變”和“動量守恒”這兩個完全不同的概念。動量守恒的物理意義是：動量既不會產(chǎn)生，也不會消滅。之所以當(dāng)合外力為零時系統(tǒng)的動量保持不變，就是因?yàn)閯恿渴睾?。對于合外力為零的系統(tǒng)，如果在某一時間內(nèi)動量產(chǎn)生了，系統(tǒng)的動量就會大于0；如果在某一時間內(nèi)動量消滅了，系統(tǒng)的動量就會小于0。然而，通過大量實(shí)驗(yàn)，人們從未觀測到過動量產(chǎn)生和消滅的現(xiàn)象。 另外，從動量守恒定律中可以明顯地看出，系統(tǒng)的動量的變化跟內(nèi)力毫無關(guān)系。例題1和2中的這兩個系統(tǒng)的動量之所以可近似地看作不變，是因?yàn)榕鲎矔r間（或爆炸時間）很短所致。當(dāng)然，如果合外力很大（跟內(nèi)力無關(guān)），系統(tǒng)在短時間內(nèi)所改變的動量也是很大的。 后果 這一錯誤不利于學(xué)生真正理解動量守恒定律，也不利于學(xué)生理解守恒概念和物理學(xué)中其他守恒定律或不守恒定律（如熵產(chǎn)生原理）。 建議 把例題1的分析改為：……由于摩擦力較小，又碰撞時間很短，雖然系統(tǒng)所受的合外力不為0，但系統(tǒng)的動量幾乎保持不變。 把例題2的分析改為：……由于系統(tǒng)所受的重力方向與水平方向垂直，又由于爆炸時間很短，重力幾乎不會引起系統(tǒng)的動量變化。 告訴學(xué)生，動量守恒定律可簡潔地表述為：動量既不會產(chǎn)生，也不會消滅；“系統(tǒng)所受合外力為零”是“系統(tǒng)動量保持不變”的條件，而不是動量守恒的條件。 相關(guān)鏈接： |
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