机械能守恒需要特殊参考系么？

一个从静止（相对于地面静止，将地面称作S系）开始自由落体的物体满足机械能守恒这是大家闭着眼睛都知道的事情，可是一天我突然想到了一个问题。如果我们换一个参考系，假如说我乘坐着一个电梯，以10m/s的速度（相对于大地）匀速下降，以我为参考系（称作S’系）来看前面这个自由落体的物体，机械能还守恒么？考虑到1秒的时候，物体相对于地面的速度也恰好是10m/s，我们不妨以0到1秒这段时间的状态来研究。一开始0秒的时候，物体相对我（S’系）有10m/s的向上的速度，势能是mgh。在1s钟这个时刻，相对于S’系物体静止了，即动能为零，而高度减小了，即势能也减小了，这样看来机械能不就不守恒了？！

这可能么？一个物理过程，以地球为参考系，机械能就守恒，而换一个相对它匀速运动的新参考系，机械能却不守恒了？强烈的物理思想告诉我，宇宙中不存在特殊参考系，能量守恒在任一惯性系中都一定是成立的。既然地球近似的看成惯性系机械能守恒了，那S’系没有任何理由违反机械能守恒！

问题出在哪里呢？对这个问题，我苦苦思索了两天，终于在一天睡觉的时候悟出来了。原来，问题就出在地球这个“近似”的惯性系上。虽然地球质量极大，在处理一般问题的时候可以认为是很好的惯性系，可是就在现在这个小问题上这个近似出现问题了。请听我慢慢讲解。…

高考物理教育的失败——一个经典模型之错误

想必学过机械能守恒的高中生都作过这么一类题吧，如图，一个铁链原来静止的放在水平面上，漏出一点点可忽略不计，然后他会在重力作用下下滑，告诉你铁链的质量、长度一类东西，问你完全离开平面式铁链的速度（图中第三个状态）。

我当时也作过这一类题，《中学第二教材》把它当作一个重要专题来讲，训练机械能守恒。甚至在程稼夫《力学篇》上，都有一道类似的题，只不过麻烦一点就是了。

浙大讲动量能量的老师出出来这道题之后，我都很惊，这么简单的题，做个包子？一个机械能守恒不就完事了么。令我没有想到的是，经老师一点破，发现这道题是倒错题，所有这种类型的题全错了！…

用逻辑学规范物理学（二）

质量的定义是什么？力的定义是什么？能量的定义又是什么？

这些理应都是物理学中的基础概念，可是，在任何一本基础的物理书中都找不到他们的定义，悲夫！今天我们就来探讨一下这三个问题吧！

初中和高中物理书上都把物体所含有的物质的多少叫做质量，这是一种非常不严谨的解释。我初中刚学到这个概念时，就对此产生了巨大的疑问。按照这个定义，光是一种物体吧，它含有物质（按哲学中的定义，物质是独立于意识之外而存在的一切），可是它却没有静止质量（即固有质量）。光只携带能量，而没有可观测的固有质量。就算光是一个极端的前沿的中学生研究不了的例子，那么我也可以从磁场下手。磁场是物质，可是从来没有谁说过磁场有质量。所以，显然把质量定义成物体所含有的物质的多少是站不住脚的。

那么质量应该如何定义呢？按照上一回所说的概念的定义方式，我们必须找到质量的本质属性。通过查阅大量资料我获悉，质量有两个本质属性：惯性的量度和引力的量度。因此也就有了很古老的惯性质量和引力质量一说。无数精确的实验表明，惯性质量和引力质量是等价的，所以我们可以认为惯性质量和引力质量只是质量的两个不同表现形式。那么惯性的定义，就可以从其中任何一个本质属性下手。根据习惯，人们把质量定义为“反映惯性大小的系数”。…