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【物理知识】“零”在物理学中的含义

在物理中,“零”在特定的语言环境里常常表示出一定的物理意义,这与数学中的“零”及日常生活中的“零”有很大区别,下面试就“零”在物理中的意义,做较详细举例说明。

1. 表示真实存在。如:气温是“零”摄氏度,不能理解为没有温度;当r=ro时,分子力为“零”,表明分子间的斥力与引力大小相等,不能理解为没有分子力;处于静电平衡状态的导体,内部场强必定处处为“零”,表明其内部由于静电感应出现的正负电荷产生的一个附加电场跟外电场大小相等,方向相反,不能理解为导体内部没有电场。

2.表示某种近似。如:绝对“零”度,是低温的极限,能够无限接近,但不可能达到;在许多计量中,认为电子的质量为“零”,是因为核外电子的质量跟原子的质量比较起来是很微小的;认为二极管的正向电阻为“零”,安培表的内阻为“零”等,都是我们在分析和计算时忽略掉的一些次要因素,以突出主要矛盾,使问题简化。

3.表示所选参考平面。如:海平面高度为“零”,无限远处电势为“零”,这些都是习惯规定的参考平面,我们测高和电势就常以此为起点进行;某处重力势能为“零”,电势能为“零”,这些都给了我们一个参考平面。

4.表示测量工具的最小分度。如厚3.5cm的玻璃砖,用最小刻度是mm的刻度尺测量时,结果应为3.50cm,该结果后的“0”,既不能多写,也不能少写;电流表,电压表等测量读数都存在同样的问题。

5.表示某种临界状态。如:将物体从桌面上移去的过程中、开始物与桌面间弹力较大,后来逐渐减小到“零”,此时表示这两个物体相互接触,但没有形变产生,此后将由接触变为离开.这里的弹力为“零”,就是接触与离开间的一种临界状态。

6.表示条件。如:在共点力作用下物体的平衡条件是合力等于“零”;有固定转动轴的物体的平衡条件是力矩的代数和为“零”动量守恒定律成立的条件为相互作用的物体不受外力或它们所受的外力之和为“零”;机械能守恒的条件是系统中除保守力以外,其它内力和外力的功等于“零”。

7.表示守恒。如:物体相互作用前后动量之差为“零”,表明系统动量守恒;系统在发生动能和重力势能或弹性势能的互相转化时机械能的总量之差为“零”,表明系统机械能守恒。

8.表示方向.如:一个持续的力对一个正在运动的物体做的功为“零”,表明该力的方向与物体的位移的方向垂直;通电导体在磁场中受力为“零”,表明电流方向与磁场方向平行;在磁场中运动的一段直导线,测得其两端的感应电动势为“零”,表明直导线运动方向与磁场方向平行。

9.表示位置。如:物体在做竖直上抛运动过程中若速度在某瞬时为“零”,表明该物体此时到达最高点;物体在做简谐振动过程中若加速度在某瞬时为“零”,表明该物体此时正通过平衡位置;若速度为“零”,表明该物体此时到达最大位移处;位移为“零”,表明物体始末位置在同一点。

10.表示运动轨迹。如:一个法向加速度保持为“零”的运动物体,它一定是做直线运动.

11.表示某种量值最大。如:欧姆表测试笔短接读数为“零”,实际整个回路的电阻不为“零”,且此时回路电流强度最大;简谐运动中速度为“零”,加速度和位移最大;加速度为“零”,速度最大。

12.电磁场中的“零”。如:静电场强环流为“零”,说明静电力是保守力;在磁场中通过经任何闭合曲面的磁通量必等于“零”,说明自然界中未发现有单独存在的磁极。

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