1. 如何比較物理矢量,及有方向的標量的大小
按基本定義,矢量與標量是按其遵從的運演算法則來定義的。矢量:凡是遵從平行四邊形定則的物理量都叫矢量;標量:凡是遵從代數法則的物理都叫標量。這樣你在力學中學過的:位移、速度、加速度、力、沖量、動量等,在電學中學過的電場強度、電場力、磁感應強度、磁場力(包括安培力和洛侖茲力)等都是矢量;而力學中的路程、距離、時間、質量、溫度、功、能等,電學中的電量、電流、電壓、電阻、電感、磁感、電勢、電勢能、電動勢等均為標量。若按中學課本上的定義,是按大小及方向來定義的。即有大小和方向共同決定的物理量叫矢量,只有大小來決定的物理量叫標量。這樣在上面的電流、電壓就是矢量了,而其實際上還是矢量。
2. 怎樣比較物理的兩個矢量
【矢量】亦稱「向量」。有些物理量,是由數值大小和方向才能完全確定的物理量,這些量之間的運算並不遵循一般的代數法則,在相加減時它們遵從幾何運演算法則。這樣的量叫「物理矢量」。如速度、加速度、位移、力、沖量、動量、電場強度、磁場強度……等都是矢量。可用黑體字(例如F)或帶箭頭的字母來表示矢量
【標量】亦稱「無向量」。有些物理量,只具有數值大小,而沒有方向。這些量之間的運算遵循一般的代數法則。這樣的量叫做「標量」。如質量、密度、溫度、功、能量、路程、速率、體積、時間、熱量、電阻等物理量。無論選取什麼坐標系,標量的數值恆保持不變。矢量和標量的乘積仍為矢量。矢量和矢量的乘積,可構成新的標量,也可構成新的矢量,構成標量的乘積叫標積;構成矢量的乘積叫矢積。如功、功率等的計算是採用兩個矢量的標積。
3. 何謂比較法,實驗中用哪倆個物理量進行比較
「比較」是人們常用的思維方法,是找出事物之間的差異點和共同點的思維方法,通過事物間相同特徵或相異特徵的比較,提示事物的本質和區別。人們認識事物往往是從區別事物的本質特徵開始的。而要區別就要有比較,有比較才有鑒別。事物之間在現象上和本質上都存在著同一性和差異性。現象上的同一和差異一般來說是容易識別的,而本質上的同一和差異就不那麼容易識別。
有些物理概念間有許多相似之處,講解一些概念之後,另一些概念可用比較法引入,使教學難度降低,並能把規律提示出來。例如:「動量」和「動能」這兩個概念,它們都是用來描述機械運動的物理量,都是與物體質量和物體運動速度有關的物理量。這些是它們的共同點。然而,在本質上它們又有著質的差異,動量是以機械運動形式來量度機械運動的,動能是以機械運動轉換為一定量的其它能量的能力來量度機械運動的。下面我們從物理學的角度來比較它們的差異。 1.動能:Ek= mv2 標量; 動量:P=MV 矢量;
2.動能是機械能的一種形式; 動量是機械運動量的量度;
3.動能遵從動能定理:W=△EK,力的空間積累效應; 動量遵從動量定理:I=△P,力的時間積累效應; 4.動能守恆不一定動量守恆,比如:在光滑水平面上作勻速圓周運動的物體; 動量守恆不一定動能守恆,比如:非彈性碰撞的系統。
再例如勢能,中學階段學習了重力勢能,彈性勢能,分子勢能和電勢能。由於重力和彈力做功現象較常見,因此重力勢能和彈性勢能講解比較容易,但分子勢能和電勢能較抽象,教學中可以在講了重力勢能以後,運用比較的方法將電勢能引入;講解了彈性勢能後,將分子勢能引入。這樣講解可達到事半功倍的效果。一一對應的比較使學生能較快的在原有重力勢能概念的基礎上把電勢能的概念建立起來,並進一步指出這些共同之處還反映了存在於保守力場中所有勢能的共同性質,即勢能的共同特點。同時在比較相同之處還指出它們的不同,由於電荷有正負之分,所以電荷受力的方向可以與電場相同,也可以相反。即電荷沿電場方向運動時,電勢能可能增加,也可能減少;而質點受重力方向總是豎直向下,因此,重力勢力總是沿重力方向減小。