物体一旦不再沿直线运动,速度方向就会不断改变,熟悉的一维方法似乎突然不够用了。本册从运动的合成与分解入手,把复杂轨迹拆成彼此关联的简单运动,并在抛体运动和圆周运动中建立速度、加速度与受力方向的清晰图像。生活中的转弯、过桥和竖直圆周等情境,也会帮助你辨认临界条件从哪里出现。
把圆周运动的视野推向天空,开普勒定律与万有引力定律会把行星、卫星和地面附近的物体连接起来。天体质量、轨道半径、速度、周期与能量不再是零散结论,而能从“万有引力提供向心作用”这一核心模型中逐步推出。由此可以理解人造卫星、同步轨道和宇宙航行的基本规律。
面对受力随位置变化或过程十分曲折的问题,逐时分析往往很繁琐,能量方法提供了更高效的视角。功和功率描述能量转化的途径与快慢,动能定理、机械能守恒和功能关系则跨越中间细节连接初末状态。学会判断系统、过程和守恒条件后,你会发现许多综合运动问题其实共享同一条能量主线。