西安交通大学《普通物理》第一部分期末考试拓展学习9

西交《普通物理》第一部分
铅球投掷角度
将物体以一定的速率斜向上抛出，如果空气阻力可以忽略，则仰角为多大
时抛出的距离最远？上面问题的答案为45°。

但是，推铅球的情况不同，铅
球的抛掷点不是在地面上，而是离地有一段高度。

所以，以同一出手速率作
45°及40°仰角抛掷，当落回抛掷点同一水平面时，水平距离以45°者较大。

但是，当它们落到地面时，水平距离却可能是40°者较大。

通过计算，可以得到以下的结论：推铅球获得最大的距离，其出手的仰角
应小于45°。

这角度随铅球出手速度的增大而增大，而随出手高度的增大而
减小。

对出手高度为l.7米～2米，而出手速度为8米／秒～14米／秒的人来
说，出手仰角应为38°～ 42°。

至于其他投掷类，受空气的作用力影响较大，各有不同的最佳仰角。

例如掷铁饼为30°～35°；标枪为28°～33°；链球为42°～44°。

四种基本自然力
一、强力
原子核由带正电的质子和中子组成，它们聚集在约10-15m的范围内，为什么质子正电荷之间的库仑排斥力没有使核子飞散开来呢？那是因为核子之间存在一种能压服库仑斥力的强相互作
用力――强力或核力。

在原子核的尺度内强力比库仑力大得多，但强力是短程力，核子间的距离大于2×10-15m时，强力很快下降消失，核子间的距离在（1-2）×10-15m之间，核力表现为吸引力，小于1×10-15m又表现为斥力，且随距离的减小斥力迅速增大。

强力对维持稳定的原子核有重大的作用。

二、弱力
在基本粒子之间还存在另一种短程相互作用力，弱力的作用距离比强力更短，作用力的强度仅力强力的10-13倍。

弱力在β衰变中起重要作用，β衰变中放出电子和中微子，电子和中微子之间只有弱力作用。

弱力也存在其它基本粒子之间。

三、电磁力
电力是两个带电粒子或物体之间的相互作用力，两个相互运动的电荷之间存磁力。

从相对论的角度看，运动是相对的，电力和磁力应是一个统一的力，一个参考系中观察的磁力与另一个参考系中的电力是相互关联的。

电磁力是长程力，电磁力在原子系统中起主导作用，电磁力使原子、分子聚集成实物，是实物的支撑力。

在力学中常见的拉力、压力、扭力等弹力以及摩擦力，归根结底是电磁力，因为实物力乃正负电的复合系统。

在近代科学技术的发展中，科技工作者巧妙地利用电磁力，制造出何等诱人的电子产品！在所有化学和生物变化中电磁力起着关键的作用。

四、万有引力
它是任何物体之间存的相互吸引力，相比之下，对一般物体，万有引力是很微弱的。

但它是长程力，在宇宙的形成和天体的系统中起着决定性的作用，如太阳系、银河系的形成靠的万有引力，宇宙论离不开引力论。

强力和弱力是短程力，电磁力和万有引力是长程力。

强力在质子、中子、原子核的形成中起作用，电磁力和弱力涉及化学元素的形成。

按现代理论，这四种力都是靠物质粒子（费米子）之间交换粒子（玻色子）来实现。

强力靠交换交子（夸克之间）和π介子（核子之间），电磁力靠交换光子，弱力靠交换W和Z粒子，万有引力靠交换引力子。