将军饮马?你错了!将军饮得不是马,是物理

你的影子无所不在

人的心事像一颗尘埃

落在过去飘向未来

掉进眼里就流出泪来

----齐秦《往事随风》

法国雕刻家罗丹说:“生活中从不缺少美,只是缺少发现美的眼睛。”同样,各个学科中从不缺乏物理,只是缺少发现物理的眼睛。

我们在学习物理时,不能把目光只局限于物理学科中,而应当让物理与各个学科建立链接,把眼光投放到更广泛的天地。

当你尝试用物理的眼光去观察世界就会发现,即便走出了物理课堂,物理也并从未走远,它的影子无所不在。

物理是解决物理问题的工具,同样,利用物理知识也可轻松地解决数学问题。例如数学中典型的“将军饮马”问题:

传说亚历山大城有一位精通数学和物理的学者,名叫海伦.一天,一位罗马将军专程去拜访他,向他请教一个百思不得其解的问题:

军官从军营A出发先到河边饮马,再去同侧的B地开会(如图),应该怎样走才能使路程最短?你能解决这个著名的“将军饮马”问题吗?请画图说明.

我们知道,光在同种均匀介质中是沿直线传播的,也就是说它通过路径是最短的。当光发生反射时,虽然传播路径发生改变,但仍旧是通过最短的路线径。若把A当做一个发光点,河岸当做平面镜,B为A点发出的光经平面镜反射后的反射光线上的一点,这道数学题就转化为物理题。

首先做出A点相对于河岸的对称点A′,相当于A点以河岸为平面镜在镜中的像点,因为像点是所有反射光线反射延长线的交点,所以连接A′、B与河岸相交于P点,P点相当于入射点,连接A、P,此时AP于入射光线、PB相当于反射光线。

答案:如图所示:

如果你看过别莱利曼写的科普名著《趣味物理学》就发现其中有这么一篇:

在一株树上歇着一只乌鸦,地上撒着许多谷粒。乌鸦从树上飞到地上,街了一粒谷粒,飞到对面的栅栏上。问:乌鸦应当在什么地方衔取谷粒,才能够使它飞最短的路(如图所示)?

显然,这个问题跟“将军饮马”问题如出一辙,说不定别莱利曼就是受“将军饮马”启发创设了这个情景,亦或者“纯属巧合”。当然并不重要,重要的是这只乌鸦应当模仿光线,应当使角1等于角2(如图所示)。只有这样,它经过的路线才是最短的。

再看下面这几道题:

1.如图所示,电工要从房A点拉导线到河岸安装一盏路灯O后再到房B点,路灯O选在岸上何处用导线最短?小莉将河岸当作平面镜,用光学作图法很简单地确定了路灯O的位置,请画出小莉的作图.

2.如图所示,在一个水塘的表面均匀漂浮些鱼食,一只小鱼正在A处。现在小鱼在A处出发到水面取一点食物后,要回到岸边的B洞口处,请利用光学作图的方法,画出小鱼在这一过程中游动的最短路径(请保留作图中必要的辅助线)。

3.台球桌上的球分布如图9所示,要想通过两次撞墙使白球击中球①.当我们研究应怎样击白球时,可以把台球桌的边框看作为_________,由此利用__________能够确定撞击点的位置,也就是_______点的位置,使之沿一定的路线才能实现白球准确的撞击.

没错,这几道的实质还是“将军饮马”,只不过换上不同的“外衣”----情景。

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