世界上最美丽的咒语:

刘铭玉,我有个同学真心话大冒险输了去捅他屁股都没事

看起来是一个卡皮巴拉老师和他的魔丸学生的故事

啊哈哈哈哈哈哈哈哈哈我已归来

一定还要是这个我已经听了三遍的包浆视频吗

宝贝~来看你们啦——

如同进了家门一般

其实就是缩在角落等组队环节…想去黑匣子了…

从这棵大树下经过总有一种腐臭味不知道是不是我的错觉

是有,我也能闻见

我以为是尿骚味,猫啊狗啊之类的,也有可能是厕所排污管没修好

那也太恐怖了,万一漏了不是完蛋了 :fearful:

今天一个北大附毕业的老师跟我说,这里面有很多他认识的老师,有些是他当年(1998)就已经退休了,不教了的老师(现在当然已经走了…

这面文章写的时间离我老师毕业已经有七年了,而现在离这本书印出来也有20年了…所以所以,看到上面有很多如今还在学校的老师依旧很感慨

上面还有我现在的导师哦~今天我还从她手里薅走了几颗糖

蚊帐把一只蚊子困里面了 :smiling_face_with_tear:

王铮是物理老师啊

物理爽爽爽爽爽爽爽爽爽

我爱物理我爱物理我爱物理

在偷听老师点拨以后成功做出大题XD

才不是因为被国华夸了开心呢 :oj3:

牛三我讨厌你:anger_symbol:

这两天计划:

今天留宿,晚上去拿心爱的吉他到老地方爽弹

明天睡个自然醒,爽弹吉他,心情好了写点作业,下午去格三骚扰suen

完美的周末

這份解答的主要物理思路是對的,而且第(2)問其實已經抓到了這道題真正考查的東西:用光束動量的改變判斷小球所受合力方向。

但書寫中有幾個明顯問題,其中第(1)問 b 有符號混亂,第(2)問最主要的問題則是:算出了光的動量變化方向,卻沒有利用牛頓第三定律反向得到光對小球的作用力方向。

(1)小球碰木板

你寫:

\Delta p_x=mv\sin\theta-mv\sin\theta=0
\Delta p_y=mv\cos\theta-m(-v\cos\theta)=2mv\cos\theta

這兩個結果正確。

題圖中的 \theta 是速度與豎直方向的夾角,因此:

v_x=v\sin\theta
v_y=v\cos\theta

這裡你的分解是正確的。

b

你前面寫:

\Delta p_x=F_x\Delta t

因此:

F_x=0

但是後面又寫成了:

F_x>0

並據此得到「豎直向上」,這裡符號和方向對應錯了。

坐標系中 x 軸水平向右,y 軸豎直向上,所以應當是:

F_x=0
F_y>0

因此木板對小球的作用力方向為:

豎直向上。

你後面寫的「沒有向右分量,上方為正」實際上已經意識到了這個問題,只是前面的 F_x>0 沒有改乾淨。


(2)光束折射

這部分的建模方向是對的。

設光束①、②在單位時間內通過的等效粒子數分別為 n_1,n_2,每個粒子的動量大小為 p。

原稿一直使用 mv 表示光的動量,計算形式雖然可以繼續進行,但物理量的寫法並不合適。這裡研究的是光,直接把光子寫成具有靜質量 m 的普通小球容易造成概念問題,因此用 p 表示單個光子的動量更加合適。

對光束①:

\Delta p_{x1}=n_1p(1-\cos\theta)
\Delta p_{y1}=-n_1p\sin\theta

對光束②:

\Delta p_{x2}=n_2p(1-\cos\theta)
\Delta p_{y2}=n_2p\sin\theta

因此光在單位時間內的總動量改變為:

\Delta p_x=(n_1+n_2)p(1-\cos\theta)>0
\Delta p_y=(n_2-n_1)p\sin\theta

這與你最後得到的式子一致。

但是這裡還缺少一步。

上面算出的 \Delta\vec p 是光的動量變化。

根據動量定理:

\vec F_{\text{球對光}} = \frac{\Delta\vec p_{\text{光}}}{\Delta t}

題目問的卻是光對小球產生的合力。

根據牛頓第三定律:

\vec F_{\text{光對球}} = -\vec F_{\text{球對光}}

所以:

\boxed{ \vec F_{\text{光對球}} = -\frac{\Delta\vec p_{\text{光}}}{\Delta t} }

你在圖上用紅色的 F、F' 已經有作用力與反作用力的意識,但是正式解答中沒有把這一步落實到最後的方向判斷上。


a. 光束①和②強度相同

因為兩束光強度相同,所以:

n_1=n_2

因此:

\Delta p_y=0

而:

\Delta p_x>0

也就是說,光的動量改變方向水平向右。

所以小球對光的作用力水平向右。

根據牛頓第三定律,光對小球的作用力方向相反,因此:

\boxed{\text{合力水平向左}}

你原來寫成「合力水平向右」。

如果這裡的「合力」指題目要求的「光對小球產生的合力」,那麼方向反了。

你算出的向右方向實際上是小球對光的作用力方向。


b. 光束①比②強

因為:

n_1>n_2

所以:

\Delta p_x>0

同時:

\Delta p_y=(n_2-n_1)p\sin\theta<0

因此光的動量改變方向為:

右下方。

也就是小球對光的作用力方向為右下方。

根據牛頓第三定律,光對小球的作用力方向與之相反,因此:

\boxed{\text{合力方向為左上方}}

你最後寫的是「合力向右下」。

這裡仍然是把光的動量變化方向直接當成了光對小球的作用力方向。

如果用 \alpha 表示光對小球的合力相對水平方向向上的偏角,那麼:

\tan\alpha = \frac{(n_1-n_2)\sin\theta} {(n_1+n_2)(1-\cos\theta)}

但是這個角對應的力應當畫在左上方向。


所以這份解答中,第(2)問的分量計算其實基本完成了。真正導致最後答案出錯的是:

算出

\Delta\vec p_{\text{光}}

之後,得到的是小球對光的作用力:

\vec F_{\text{球對光}} = \frac{\Delta\vec p_{\text{光}}}{\Delta t}

而題目要求的是光對小球的作用力:

\boxed{ \vec F_{\text{光對球}} = -\frac{\Delta\vec p_{\text{光}}}{\Delta t} }

因此 a、b 兩問最後判斷出的合力方向都需要反向。

markdown语法似乎不能在论坛显示:thinking:

給你找點事:

总评: 动量变化量都算对了,但三个方向的结论都反了,原因是最后一步没有用牛顿第三定律。

对哪个物体用动量定理,求出的就是作用在这个物体上的力。第 (1) 问对小球用,得到的是木板对小球的力;第 (2) 问对光用,得到的是小球对光的力。题目问的却都是反作用力(小球对木板、光对小球),所以最后要用牛顿第三定律把方向反过来。

红笔批注的意思

  1. 圈出 mv,改成 p:光子没有静止质量,动量不能写成 mv。题干说粒子"以相同的动量"运动,应直接设每个粒子的动量为 p。第 (1) 问里小球写 mv 没有问题。
  2. 图上的 F→ 和 F′←:F 是小球对光的力,由光的 Δp 求出,方向向右。F′ 是光对小球的力,与 F 大小相等、方向相反。题目要的是 F′。
  3. 两处"牛三":指牛顿第三定律。下结论之前缺了"由牛顿第三定律,F′ = −F"这一步。

逐问核对

小问 原答 正确答案
(1)a Δpx = 0,Δpy = 2mv cosθ :white_check_mark: 正确(Δpy 沿 y 轴正方向)
(1)b 竖直向上 :cross_mark: 竖直向下。向上的是木板对小球的力
(2)a 水平向右 :cross_mark: 沿 SO 向左(由 O 指向 S)
(2)b 右下方 :cross_mark: 左上方(偏向更强的光束①一侧)

第 (2) 问规范写法

设每个粒子的动量大小为 p,Δt 时间内光束①、②穿过小球的粒子数分别为 n₁、n₂。取 SO 方向为 x 轴正方向,向上为 y 轴正方向(光束①在上)。

  • x 方向:每个粒子入射时的分量是 p cosθ,出射时是 p,所以 Δpx = (n₁ + n₂)p(1 − cosθ) > 0。
  • y 方向:光束①入射时的分量是 +p sinθ,光束②是 −p sinθ,出射后都是 0,所以 Δpy = (n₂ − n₁)p sinθ。

由动量定理,小球对光的力 F 与 Δp 同向。由牛顿第三定律,光对小球的合力 F′ 与 Δp 反向。

  • a. 两束光强度相同,每个粒子动量又相同,所以 n₁ = n₂,Δpy = 0。Δp 沿 SO 向右,所以合力沿 SO 向左。
  • b. 光束①更强,所以 n₁ > n₂,Δpy < 0。Δp 指向右下,所以合力指向左上方。合力与水平方向的夹角 α 满足 tanα = (n₁ − n₂) sinθ / [(n₁ + n₂)(1 − cosθ)]。

其他问题

  • (1)b 里的"Fx > 0"应为"Fy > 0",是笔误。
  • n₁、n₂ 没有定义就直接用了。应先写"设 Δt 时间内……粒子数为 n₁、n₂","分析说明"类题目会看这一步。
  • 原答 tanα 的分子写成 (n₂ − n₁),这是负数,夹角的正切应写成 (n₁ − n₂)。题目只问方向,这个角其实可以不求。
  • 自检方法:题干说光镊能像镊子一样"抓住"微粒。如果合力向右,光就是在把小球推开,与题意矛盾。正确的结论是小球被拉向 S、拉向强光一侧,这也正是光镊的原理。

这又是哪位ai同学