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小鸟撞落飞机
1962年11月，一架“子爵号”客机在美国伊利奥特市上空平稳飞行，突然一声巨响，客机像中了一颗炮弹似的突然坠落，一场机毁人亡的悲剧降落到了“子爵号”和它的乘客身上，这是怎么回事呢？原来当时正好有一只天鹅在空中飞翔，这只不幸的天鹅正好跟“子爵号”飞机迎面相撞，美丽的天鹅顿时变成了一颗“炮弹”击毁了巨大的“子爵号”飞机。
也许你会感到奇怪：肉乎乎的天鹅质量并不大，飞的也不快，怎么会有这么大的威力呢？
胸口碎石
有这么一个杂技节目，表演者躺在地上，身上压上一大块石头，另一名表演者挥动大锤，将石头打碎，石头下的表演者安然无恙。
思考一下，完成这个节目的关键是什么？
【观察和思考】
回顾：刹车时，人们会不由自主向前倾，有的人可能甚至摔倒，而有的人却不会，为什么有的人惯性表现的明显，有的人惯性表现不太明显？
思考：如果车速很慢，和普通人步行的速度差不多，此时刹车，还会有人摔倒吗？
【笔记】动量：运动物体的质量和速度的乘积叫做动量，
一般而言，一个物体的动量指的是这个物体在它运动方向上保持运动的趋势。
动量实际上是牛顿第一定律的一个推论。
注意：
（1）动量表征物体的运动状态，是矢量，其方向与速度的方向相同，两个物体的动量相同必须是大小相等、方向相同．
（2）动量与动能的区别和联系：动量、动能和速度都是描述物体运动的状态量；动量是矢量，动能是标量；动量和动能的关系是．
【类比学习】
观察以下图片，讨论并回答图片中提出的问题。
【问题】：以地面为零势能面，小球从位置A落到位置B，它的重力势能变化量是：
【问题】：向右为正方向，小球以速度v0碰墙，以速度v1反弹，它的动量变化量是：
【笔记】动量的变化量：．
动量的变化量是矢量，其方向与速度变化的方向相同，与合外力冲量的方向相同，跟动量的方向无关．
【类比思索】
我们知道，力的作用效果可以积累。之前我们曾经见到过一个力的积累效果——功，在空间上积累的力，会对物体产生一个功的效果，带给物体动能。
想一下，如果在时间上积累力，会有什么样的效果？
假设一个质量为m的物体，仅受一个F的力的作用，作用了一段时间Δt后
【结论】力在时间上的积累效果是物体动量的变化量
【笔记】我们把力和力的作用时间的乘积，叫做该力的冲量，．
冲量表示力在一段时间内的累积作用效果，是矢量，其方向由力的方向决定，如果在作用时间内力的方向不变，冲量的方向就和力的方向相同．
求冲量的方法：（适用于求恒力的冲量）；（适用于恒力和变力）．
上述结论即动量定理
动量定理
1．内容：物体所受合外力的冲量，等于这个物体动量的变化量．
或
2．理解
（1）动量定理的研究对象是单个物体或可视为单个物体的系统．当研究对象为系统时，系统总动量的增量等于相应时间内系统所受的合外力的冲量，在分析受力时，只需分析系统所受的外力，不需考虑系统的内力．
（2）动量定理不仅适用于恒力，也适用于变力．当合外力为变力时，应该是合外力对作用时间的平均值．
（3）动量定理公式中的是合外力的冲量，也可以是外力冲量的矢量和，是使研究对象动量发生变化的原因．而是研究对象动量的增量，是它受外力冲量后导致的必然结果．
（4）在应用动量定理时，应该遵循矢量运算的平行四边形定则．由于一般只要求一维的情况，所以在写动量定理表达式时，对于已知量，凡是与正方向同向者取正值，与正方向反向者取负值；对未知量，一般先假设正方向，若计算结果为正，说明实际方向与正方向一致，若计算结果为负，说明实际方向与正方向相反．
质量为的小钢球以的水平速度抛出，下落时撞击一钢板，撞后速度恰好反向，则钢板与水平面的夹角=_______。刚要撞击钢板时小球的动量大小为_______。（取）
【答案】；
【解析】小球撞击后速度恰好反向，说明撞击前速度与钢板垂直。利用这一结论可求得钢板与水平面的夹角，利用平抛运动规律（或机械能守恒定律）可求得小球与钢板撞击前的速度大小，因此其动量的大小为。
质量为的钢球自高处落下，以速率碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为，在碰撞过程中，地面对钢球的冲量的方向和动量变化的大小为（ ）
A．向下， B．向下， C．向上， D．向上，
【答案】D
【解析】由受力分析知，地面对钢球的弹力方向向上，故冲量的方向向上；取向上为正方向，则初动量为，末动量为，故．
水平抛出的物体，不计空气阻力，则( )
A．在相等时间内，动量的变化相同
B．在任何时间内，动量的变化方向都在竖直方向
C．在任何时间内，动量对时间的变化率相同
D．在刚抛出的瞬间，动量对时间的变化率为零
【答案】ABC
【解析】动量的变化；的方向是竖直向下的，物体动量变化方向竖直向下；动量的变化率为
如图，铁块压着一纸条放在水平桌面上，当以速度抽出纸条后，铁块掉在地上的点．若以速度抽出纸条，则铁块落地点为（ ）
A．仍在点 B．点左边
C．点右边不远处 D．点右边原水平位移的两倍处
【答案】B
【解析】当以速度抽出纸条时，摩擦力对铁块的作用时间减小，由动量定理可知，铁块水平抛出的速度减小，故将落到点左边．
质量相等的物体和，并排静止在光滑的水平面上，现用一水平恒力推物体，同时给物体一个与同方向的瞬时冲量，使两物体开始运动，当两物体重新相遇时，所经历的时间为
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】设两物体重新相遇的时间为，此时两物体的位移均为，由题意可知在水平恒力作用下做匀加速直线运动，根据牛顿运动定律可得的位移为：
①
由题意可知在瞬时冲量作用下做匀速直线运动，根据动量定理和匀速直线运动规律可得的位移为： ②
联立①②解得：
质量为的物体从离地面高处自由下落，与地面碰撞后上升的最大高度为，设球与地面作用时间为，则小球对地面的平均冲力为() ( )
A．90N B．80N C．110N D．100N
【答案】D
【解析】物体落地的速度为，反弹的速度为，以向上为正方向物体与地面接触过程中动量的改变为，
由动量定理有：，代入数据后得。
质量为的钢球自高处落下，以速率碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为。在碰撞过程中，钢球受到的冲量的方向和大小为
A．向下， B．向下，
C．向上， D．向上，
【答案】D
物体在恒力作用下作直线运动，在时间内物体的速度由零增大到，对物体做功，给物体冲量。若在时间内物体的速度由增大到，对物体做功，给物体冲量，则
A．， B．，
C．， D．，
【答案】C
物体和用轻绳相连挂在轻质弹簧下静止不动，如图所示，的质量为，的质量为，当连接、的绳突然断开后，物体上升经某一位置时的速度大小，这时物体的下落速度大小为，在这段时间里，弹簧的弹力对物体的冲量为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】以和的整体作为研究对象，根据动量定理，取竖直向上的方向为正方向，有：
由于做自由落体运动，故
最终得到
据报道，一辆轿车在高速强行超车时，与迎面驰来的另一辆轿车相撞，两车身因碰撞挤压，皆缩短了约，据测算相撞时两车的速度均为，试求碰撞过程中车内质量的人受到的平均冲击力约为多少
【答案】
【解析】两车相碰时认为人与车一起做匀减速运动直到停止，此过程位移为，
设人随车做匀减速运动的时间为，已知，
由得：
根据动量定理有，解得
质量为的小球在水平面内做半径为的匀速圆周运动，它的角速度为，周期为，在时间内，小球受到的冲量的大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
在距地面高为，同时以相等初速度分别平抛、竖直上抛、竖直下抛一个质量相等的物体，当它们从抛出到落地时，比较它们的动量的增量，有（ ）
A．平抛过程较大 B．竖直上抛过程较大
C．竖直下抛过程较大 D．三者一样大
【解析】l．由动量变化图可知，最大，即竖直上抛过程动量增量最大，所以应选B选项．
2．由动量定理可知，，而，竖直上抛过程所用时间最长，而均相同，所以为最大．
【答案】B
质量为的物体以初速度开始做平抛运动，经过时间，下降的高度为，速度变为，在这段时间内物体动量变化量的大小为（ ）
A． B． C． D．
【解析】物体做平抛运动时，可根据动量定理用重力的冲量等效代换动量的增量，即，选项B正确．平抛运动的水平分速度不变，其动量的变化是由竖直分速度的变化决定的，而竖直分速度，故选项C、D正确．
【答案】BCD
一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中。若把它在空中自由下落的过程称为Ⅰ，进入泥潭直到停止的过程称为Ⅱ，则( )
A．过程Ⅰ中钢珠动量的改变量等于重力的冲量
B．过程Ⅱ中钢珠所受阻力的冲量大小等于过程Ⅰ中重力冲量的大小
C．过程Ⅱ中阻力的冲量大小等于过程Ⅰ与过程Ⅱ重力冲量的大小
D．过程Ⅱ中钢珠的动量改变量等于阻力的冲量
【答案】AC
【解析】在过程Ⅰ中，钢珠仅受重力的作用，钢球由静止开始自由下落，钢珠的末动量就是钢球动量的改变量。由动量定理可知它等于钢珠所受到的合外力的冲量，这个冲量就是重力的冲量。钢珠从开始下落直到它陷入泥潭后静止的全过程(即包括过程Ⅰ和过程Ⅱ)，它动量的改变量为零，合外力的冲量为零，即全过程重力冲量的大小等于在泥潭中所受到阻力冲量的大小
一高空作业的工人重为，系一条长为的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间，则安全带受的冲力是多少 （）
【解析】解法一：设工人刚要拉紧安全带时的速度为，则
经缓冲时间后速度变为0，人受两个力作用，即拉力和重力，取向下为正方向，对人由动量定理知
，得到
由牛顿第三定律，人给安全带的冲力为，方向竖直向下．
解法二：在整个下落过程中对物体用动量定理，在整个下落过程中，物体受的重力冲量大小为，拉力的冲量大小为．初、末动量都是零，取向下方向为正方向，由动量定理得
，解得
【答案】
【观察与思考】
风能吹倒树，水也可以冲击石头，风力和水力的大小能否计算？
【笔记】求解流体的冲击力
以时间t内的一段流体为研究对象，设流体的横截面积为S，密度为，流体的速度为v
可得
【讨论与交流】
如果吹倒树的不是风，而是沙尘暴，已知沙速为v，设树的受力面积为S，据统计每单位体积内有n粒沙，每粒沙质量为m，能否求出沙尘的冲击力？
【笔记】与上题相比，流体变为不连续，依旧可使用动量定理解决
以时间t内的一段沙尘为研究对象，沙尘的横截面积为S
可得
有一宇宙飞船以的速度在太空中飞行，突然进入一密度为的微陨石尘区，假设微陨石尘与飞船碰撞后即附着在飞船上．欲使飞船保持原速度不变，试求飞船的助推器的助推力应增大多少？（已知飞船的正横截面积）
【答案】
【解析】飞船进入微陨石尘区后受到一个持续的作用力，选在极短时间内作用在飞船上的微陨石尘为研究对象．在时间内与飞船碰撞的微陨石尘的质量等于底面积为、高为的直柱体内微陨石尘的质量，即，其初动量为，末动量为．
设飞船对微陨石尘的作用力为，由动量定理得
解得
因此，微陨石尘对飞船的作用力大小为，助推器的推力应增大．
为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水位上升了，查询得知，当时雨滴竖直下落的速度约为．据此估算该压强约为（设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为）（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】设水杯底面积为，内下落的水的质量为，对这部分水应用动量定理有，则，故压强大小为
车在光滑水平面上以的速度匀速行驶，煤以的速率从上面落入车中，为保持车的速度为不变，则必须对车施加水平方向拉力______N。
【答案】400
一质量为的汽艇，在静水中航行时能达到的最大速度为．假设航行时，汽艇的牵引力始终恒定不变，而且汽艇受到的阻力与其航速之间，始终满足关系：，其中，求：
（1）该汽艇的速度达到的瞬时，汽艇受到的阻力为多大？
（2）该汽艇的牵引力为多大？
（3）若水被螺旋桨向后推出的速度为，汽艇以最大速度匀速行驶时，在3秒钟之内，估算螺旋桨向后推出的质量为多少？（提示：①推算水的质量时，可以将水的粘滞力忽略；②以上速度均以地面为参考系）
【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）当汽艇的速度为时，
（2）当汽艇速度最大时，，即
（3）设汽艇螺旋桨推水的力为，则汽艇的牵引力就是的反作用力，则
在3秒钟之内，以螺旋桨向后推出水的质量为研究对象，由动量定理得：
，故
如图所示，固定的光滑斜面倾角为．质量为m的物体由静止开始，从斜面顶端滑到底端，所用时间为t．在这一过程中（ ）
A．物体所受支持力的冲量为0
B．物体所受支持力的冲量大小为
C．物体所受重力的冲量大小为
D．物体动能的大小为
【答案】BC
两个质量不同的物体：
A．若它们的动量大小相等，则两物体的动能与它们的质量成正比
B．若它们的动量大小相等，则两物体的动能与它们的质量成反比
C．若它们的动能相等，则两物体的动量的大小与它们的质量成正比
D．若它们的动能相等，则两物体的动量的大小与它们的质量的平方根成正比
【答案】BD
【解析】由和可得：，由此可得选项BD正确。
质量为的质点以速度绕半径的圆周轨道做匀速圆周运动，在半个周期内动量的改变量大小为
A．0 B． C． D．条件不足，无法确定
【答案】C
从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是（ ）
A．掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小
B．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小
C．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢
D．掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间短，掉在草地上的玻璃杯与地面接触时间长
【答案】CD
一位质量为的运动员从下蹲状态向上起跳，经时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为。在此过程中，（ ）
A．地面对他的冲量为，地面对他做的功为
B．地面对他的冲量为，地面对他做的功为零
C．地面对他的冲量为，地面对他做的功为
D．地面对他的冲量为，地面对他做的功为零
【答案】B
两物体甲和乙分别在恒力和的作用下沿同一直线运动，它们的动量随时间变化关系如图所示，设甲在时间内受到的冲量大小为，乙在时间内受到的冲量大小为，则由图可知（ ）
A．， B．，
C．， D．，
【答案】A
【解析】由图象知，动量的变化相等，由动量定理知，两种情况下冲量大小相等；由于的作用时间短，故较大．
“9·11”四周年前夕，一场名为“卡特里娜”的强劲飓风，制造了美国4年来最为惨重的大灾难：飓风来袭，原本低于海平面的新奥尔良更加不堪一击，防浪墙被冲垮后，庞恰特雷恩湖的水涌向并几乎淹没这个城市，新奥尔良市沦为人间地狱，成千上万人死亡，经济损失超过亿美元……假设飓风以的速度推进，空气的密度为，防浪墙高，总长，飓风遇到防浪墙后速度变为零，且设海水全部流走，只考虑飓风对防浪墙的作用，由此可估算出飓风对防浪墙的冲力大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】经过时间，遇到防浪墙的空气质量
设防浪墙对空气的作用力为，由动量定理可得
解得
因此，飓风对防浪墙的作用力为
约里奥·居里夫妇
F·约里奥·居里（Frederic Joliot－curie,1900～1958）和他的夫人I·约里奥·居里（Irene Joliot－Curie，1897～1956）。约里奥—居里夫妇证明了裂变产生的中子能够引起链式反应。核裂变和链式反应的发现，是实际利用原子能的依据。它为人类开发新的能源开辟了广阔的前景。他们对科学研究的献身精神、执著的追求、精湛的实验技术，堪称实验物理学家的典范。他们多次为别人获得诺贝尔奖做铺路石，对后人也颇有教育意义。在第二次世界大战期间，与纳粹进行了坚决的斗争，是著名的反法西斯战士。。
早年研究
费雷德里克·约里奥于1900年3月19日出生在法国一个商人家庭。约里奥喜爱运动，他曾回忆说他差一点就成了职业足球运动员。同时，他又喜欢音乐，能弹一手漂亮的钢琴。在中学时，由于太喜欢运动，他的学习成绩并不好，所以刚进大学念书时，他感到非常吃力。但到1923年毕业时，他已名列前茅了。他的物理老师是有名的物理学家朗之万，他看到约里奥很有培养前途，就亲自与居里夫人商量，将约里奥安排到她的实验室去当助理实验员。从此，约里奥便踏上了他那光辉的科学探索生涯。
更幸运的是在居里夫人的实验室里，他与居里夫人的大女儿伊伦娜在一起工作。伊伦娜1918年就已经从巴黎大学毕业，比约里奥大三岁。开始约里奥听人说伊伦娜冷若冰霜、言语尖刻，但通过一段时间的交往，约里奥发觉伊伦娜并不像人们说的那样。他对伊伦娜迅即产生了好感。后来约里奥回亿这一时期情形曾写道：“我开始注意她了。她表情冷淡，有时还忘了对人说一声早安。她在实验室里是不会引起别人好感的。但是在这位被别人看成是一块未经琢磨的石头似的青年女子身上，我发现了一个非常敏感、具有诗人气质的人。她在许多方面是她父亲的化身……作风朴实，有头脑，态度从容。”
由于志趣相投，他们在相识三年后于1926年10月9日结婚，两人决心合力研究放射性。非常有意思的是，当年普朗克决定从事物理研究时，他的老师约里说物理已经完善得没有什么可以值得研究的了，三十多年以后，著名化学家A.德比恩多少有点开玩笑，对约里奥说：“你现在才来研究放射性，未免太晚了。这些元素和衰变系列现在都已知道了。除了把它们的各种特性算到小数点三位和四位以外，没有什么剩下可做的了。”约里奥和伊伦娜可不这么认为，他们认为在他面前展开的是一个崭新而神秘的世界，需要开拓的领域是太多了。事实证明，他们是对的。在他们探索过程中，他们曾先后四次走到伟大发现的边缘。其中三次因为某些方面的失误使机遇从他们面前溜走了。
错失发现中子
1930年，德国物理学家W.玻特和他的学生H.贝克发现了一件奇怪的现象，当他们用 α 粒子轰击原子序数为4的元素铍时，按照以往的实验情况， α 粒子应该从铍元素的原子核里打出质子来。但这一次质子没有出现，却出现了一种强度不大而穿透力很强的射线，这种射线能穿透几厘米厚的铜板而其速度并不明显减小。当时就称其为铍辐射。由于铍辐射穿透力极强。酷似当时为人们所知的 γ 射线，所以玻特在1931年苏黎世物理学聚会上，在报导这一实验结果时，就说铍辐射很可能是 γ 射线之类的东西。
约里奥·居里夫妇在1931年底，也开始研究玻特的实验发现。他们实验室条件极好，又有强大的 α 射线源，所以很容易就做出了与玻特相同的实验结果。为了检查一下石蜡是否会吸收这种铍辐射，他们在铍和辐射侦测装置间放了一块石蜡。结果他们非常惊异地发现，辐射更加加强。经过鉴别，从石蜡里飞出的竟是质子！ γ 射线竟能从石蜡中打出质子，这简直是不可思议的怪事。因为 γ 射线是由质量几乎为零的光子组成，如果它与质量比质子小得多的电子相碰，那是能够将电子碰动的。这种碰撞由康普顿效应可以完满解决。但现在碰出的质量为电子质量1836倍的质子，这犹如一个乒乓球撞一部汽车，汽车是根本不会动的。接正常逻辑思考，约奥·居里夫妇已经面临伟大的发现了，但他们却仍然沿着玻特的错误思路想下去，还认为铍辐射是一种具有新的作用的 γ 射线。
1932年1月18日，他们把这一实验结果和评论发表在《报告》上。
当时在英国有一位物理学家叫查德威克，为寻找卢瑟福在1920年提出的中子，十年来历经失败仍毫无所获。有一天早晨，查德威克看到了他们的文章，他感到极为震惊，就将这一实验情况告诉给老师卢瑟福听。卢瑟福的震惊想来一定比查德威克更有过之无不及，因为他听了后竟急躁地嚷：“我不相信这个实验！”当然，最后他还是同意：任何人都应当相信观察的结果，至于解释嘛那就是另一码事了。
查德威克开始也没有十分固定的看法，但他很自然地想到了中子的问题。再加上他在寻找中子过程中取得了一定的经验，所以一开始他就肯定约里奥·居里夫妇观察到的现象绝不是康普顿效应，并确信这里面有一种新奇的东西将被发现。经过一段时间的努力，他才弄清楚铍辐射原来是一种中性粒子流，这种粒子的质量近似于质子质量。于是，卢瑟福十二年前的预言终于被证实了，又一个基本粒子——中子，终于出现在人类面前！
1932年2月17日，即约里奥·居里夫妇的第一篇实验报告发表刚好一个月之后，查德威克在《自然杂志》上发表了自己的实验报告及结论。
查德威克之所以能够这么迅速地取得成果，正如他自己在回忆中所说：“这不是偶然的”，而是他早就对中子这一概念有民精神上的准备。约里奥则完全没有朝中性粒子这方面想。约里奥自己也承认，他根本不知道卢瑟福关于中子的假说，因而缺乏作出这一重大发现的敏感性。他说：“中子这个词早就由卢瑟福这位天才在1920年在一次会议上用来指一个假设的中性粒子。这个粒子和质子一起组成原子核。大多数物理学家包括我自己在内，没有注意到这个假设。但是它一直存在于查德威克工作所在的卡文迪许实验室空气里。因此，最后在那儿发现了中子。这是合乎情理的，同时也是公道的。具有悠久传统的老实验室总是蕴藏着宝贵的财富。在已消逝的岁月里，我们那些还活着的或已去世的老师所发表的见解被人们有意或无意地多次思考过然后又忘掉了。但他们的见解却能深入到这些老实验室工作人员的思想里，结出丰硕的果实。这，就是发现。”
约里奥的话，有一定的道理，但也不全对。老实验室固然有宝贵的思想熏陶着他的成员，但也常常会散发出一种陈腐的保守气味。这种例子在本书中就有不少。关键是实验物理学家不能只埋头于自己的实验，而忽略广泛地吸取别人创造性的新思想。
错失正电子
约里奥由于忽视了学术思想的广泛交流，不仅失去了发现中子的机会，而且由于几乎完全相同的原因，又失去发现正电子的机会。
事情还得从1928年讲起。那年英国科学家P.A.M.狄拉克在处理一个量子力学中符合相对论的方程时，出现了一件很有趣味也很值得人思考的事情。在解方程时，求出的电子总能量有两个值，一正一负，每个中学生都知道，这时负根将被视为“增根”而舍去，因为电子怎么可能有负能量，这似乎是毫无物理意义的。狄拉克开始也是这样认为，舍去了负值，只保留下正值。但是不久，狄拉克又仔细研究了负能态的值，得出了一个非常成功的电子理论，这一理论预言存在一种电子的“反物质”，即正电子。正电子带正电荷，其电量和质量与电子相同。
1932年8月2日，美国物理学家密立根的得意门生C.D.安德森在研究宇宙射线对铅板的冲击时，他利用置于磁场中云室所拍的照片，发现了一种新的粒子径迹。这种粒子在磁场中偏转的径迹与电子完全相同，但偏转方向却恰好相反。从偏转方向来看，这个粒子应该带正电荷，那么，它会不会是质子呢？安德森经过计算可以肯定它不质子，于是他认为这种粒子是一种带正电荷的电子。于是狄拉克的预言被证实了。安德森因为这项发现于1936年与美籍奥地利物理学家V.F.赫斯分享当年诺贝尔奖物理奖。
但在安德森发现正电子之前，约里奥·居里夫妇就曾经在云室中清楚地看见正电子的径迹。但遗憾的是他们没有认真研究这一奇特的现象，却提出了一种经不住仔细推敲的解释。直到安德森提出了正电子实验报告以后，他们才明白又一次重大发现的机会被他们失去了。
终获诺贝尔奖
经过连续两次失误之后。约里奥·居里夫妇并没有灰心丧气。他们总结了经验教训，果然如卢瑟福预言的那样，在1933年底研究 α 射线轰击铝的时候，发现了人工放射性，并于1935年因这一发现而获诺贝尔奖化学奖。
约里奥·居里夫妇对科学研究的献身精神，执着的追求，精湛的实验技术，都是非常可贵的，作为一个实验物理学家，他们堪称典范。然而由于不注重学术思想交流，不注重理论思维，这就使得他们缺乏一种敏感性，习惯于定向思维，不擅长侧向思维。总的说来，就是缺乏想像力。
这种缺点，不仅表现在失去发现中子、正子电子的事件上，而且也相当明显地表现在核裂变的发现这一过程中，关于哈恩发现核裂变，在前面我们已经讲过，哈恩之所以能作出这一震撼世界的伟大发现，正像查德威克能发现中子一样，完全是得力于约里奥·居里夫妇的实验发现。在用中子轰击铀元素时，约里奥·居里夫妇已经发现产物中好像有镧，这与哈恩按他们实验方法终于确定产物中是钡，在化学上来说，这差别并不是很大。在周期表里钡仅在镧的前面一格。但约里奥·居里夫妇就是缺乏一种作出重大发现的敏感性和想像能力，拘泥于陈旧的定见，打不开思路，一直等到哈恩重复了他们的实验，提出了核分裂，他们才开始考虑裂变的机理。
爱因斯坦在《论科学》一文中曾说过这么一段话：“……想像力比知识更重要，因为知识是有限的，而想像力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格说，想像力是科学研究中的实在因素。”
爱因斯坦的这句话包含极深刻的道理，它不仅对科学家是十分重要的，而且对我们每一个中学生、大学生来说，更为显得迫切。没有想象能力的高材生，是不可能作出有重大价值的发现的！
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小鸟撞落飞机
1962年11月，一架“子爵号”客机在美国伊利奥特市上空平稳飞行，突然一声巨响，客机像中了一颗炮弹似的突然坠落，一场机毁人亡的悲剧降落到了“子爵号”和它的乘客身上，这是怎么回事呢？原来当时正好有一只天鹅在空中飞翔，这只不幸的天鹅正好跟“子爵号”飞机迎面相撞，美丽的天鹅顿时变成了一颗“炮弹”击毁了巨大的“子爵号”飞机。
也许你会感到奇怪：肉乎乎的天鹅质量并不大，飞的也不快，怎么会有这么大的威力呢？
胸口碎石
有这么一个杂技节目，表演者躺在地上，身上压上一大块石头，另一名表演者挥动大锤，将石头打碎，石头下的表演者安然无恙。
思考一下，完成这个节目的关键是什么？
【观察和思考】
回顾：刹车时，人们会不由自主向前倾，有的人可能甚至摔倒，而有的人却不会，为什么有的人惯性表现的明显，有的人惯性表现不太明显？
思考：如果车速很慢，和普通人步行的速度差不多，此时刹车，还会有人摔倒吗？
【笔记】动量：运动物体的质量和速度的乘积叫做动量，
一般而言，一个物体的动量指的是这个物体在它运动方向上保持运动的趋势。
动量实际上是牛顿第一定律的一个推论。
注意：
（1）动量表征物体的运动状态，是矢量，其方向与速度的方向相同，两个物体的动量相同必须是大小相等、方向相同．
（2）动量与动能的区别和联系：动量、动能和速度都是描述物体运动的状态量；动量是矢量，动能是标量；动量和动能的关系是．
【类比学习】
观察以下图片，讨论并回答图片中提出的问题。
【问题】：以地面为零势能面，小球从位置A落到位置B，它的重力势能变化量是：
【问题】：向右为正方向，小球以速度v0碰墙，以速度v1反弹，它的动量变化量是：
【笔记】动量的变化量：．
动量的变化量是 ，其方向与速度变化的方向相同，与合外力冲量的方向相同，跟动量的方向无关．
【类比思索】
我们知道，力的作用效果可以积累。之前我们曾经见到过一个力的积累效果——功，在空间上积累的力，会对物体产生一个功的效果，带给物体动能。
想一下，如果在时间上积累力，会有什么样的效果？
假设一个质量为m的物体，仅受一个F的力的作用，作用了一段时间Δt后
【结论】力在时间上的积累效果是物体动量的变化量
【笔记】我们把力和力的作用时间的乘积，叫做该力的冲量，．
冲量表示力在一段时间内的累积作用效果，是矢量，其方向由力的方向决定，如果在作用时间内力的方向不变，冲量的方向就和力的方向相同．
求冲量的方法：（适用于求恒力的冲量）；（适用于恒力和变力）．
上述结论即动量定理
动量定理
1．内容：物体所受合外力的冲量，等于这个物体动量的变化量．
或
2．理解
（1）动量定理的研究对象是单个物体或可视为单个物体的系统．当研究对象为系统时，系统总动量的增量等于相应时间内系统所受的合外力的冲量，在分析受力时，只需分析系统所受的外力，不需考虑系统的内力．
（2）动量定理不仅适用于恒力，也适用于变力．当合外力为变力时，应该是合外力对作用时间的平均值．
（3）动量定理公式中的是合外力的冲量，也可以是外力冲量的矢量和，是使研究对象动量发生变化的原因．而是研究对象动量的增量，是它受外力冲量后导致的必然结果．
（4）在应用动量定理时，应该遵循矢量运算的平行四边形定则．由于一般只要求一维的情况，所以在写动量定理表达式时，对于已知量，凡是与正方向同向者取正值，与正方向反向者取负值；对未知量，一般先假设正方向，若计算结果为正，说明实际方向与正方向一致，若计算结果为负，说明实际方向与正方向相反．
质量为的小钢球以的水平速度抛出，下落时撞击一钢板，撞后速度恰好反向，则钢板与水平面的夹角=_______。刚要撞击钢板时小球的动量大小为_______。（取）
质量为的钢球自高处落下，以速率碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为，在碰撞过程中，地面对钢球的冲量的方向和动量变化的大小为（ ）
A．向下， B．向下， C．向上， D．向上，
水平抛出的物体，不计空气阻力，则( )
A．在相等时间内，动量的变化相同
B．在任何时间内，动量的变化方向都在竖直方向
C．在任何时间内，动量对时间的变化率相同
D．在刚抛出的瞬间，动量对时间的变化率为零
如图，铁块压着一纸条放在水平桌面上，当以速度抽出纸条后，铁块掉在地上的点．若以速度抽出纸条，则铁块落地点为（ ）
A．仍在点 B．点左边
C．点右边不远处 D．点右边原水平位移的两倍处
质量相等的物体和，并排静止在光滑的水平面上，现用一水平恒力推物体，同时给物体一个与同方向的瞬时冲量，使两物体开始运动，当两物体重新相遇时，所经历的时间为
A． B． C． D．
质量为的物体从离地面高处自由下落，与地面碰撞后上升的最大高度为，设球与地面作用时间为，则小球对地面的平均冲力为() ( )
A．90N B．80N C．110N D．100N
质量为的钢球自高处落下，以速率碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为。在碰撞过程中，钢球受到的冲量的方向和大小为
A．向下， B．向下，
C．向上， D．向上，
物体在恒力作用下作直线运动，在时间内物体的速度由零增大到，对物体做功，给物体冲量。若在时间内物体的速度由增大到，对物体做功，给物体冲量，则
A．， B．，
C．， D．，
物体和用轻绳相连挂在轻质弹簧下静止不动，如图所示，的质量为，的质量为，当连接、的绳突然断开后，物体上升经某一位置时的速度大小，这时物体的下落速度大小为，在这段时间里，弹簧的弹力对物体的冲量为（ ）
A． B． C． D．
据报道，一辆轿车在高速强行超车时，与迎面驰来的另一辆轿车相撞，两车身因碰撞挤压，皆缩短了约，据测算相撞时两车的速度均为，试求碰撞过程中车内质量的人受到的平均冲击力约为多少
质量为的小球在水平面内做半径为的匀速圆周运动，它的角速度为，周期为，在时间内，小球受到的冲量的大小为（ ）
A． B． C． D．
在距地面高为，同时以相等初速度分别平抛、竖直上抛、竖直下抛一个质量相等的物体，当它们从抛出到落地时，比较它们的动量的增量，有（ ）
A．平抛过程较大 B．竖直上抛过程较大
C．竖直下抛过程较大 D．三者一样大
质量为的物体以初速度开始做平抛运动，经过时间，下降的高度为，速度变为，在这段时间内物体动量变化量的大小为（ ）
A． B． C． D．
一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中。若把它在空中自由下落的过程称为Ⅰ，进入泥潭直到停止的过程称为Ⅱ，则( )
A．过程Ⅰ中钢珠动量的改变量等于重力的冲量
B．过程Ⅱ中钢珠所受阻力的冲量大小等于过程Ⅰ中重力冲量的大小
C．过程Ⅱ中阻力的冲量大小等于过程Ⅰ与过程Ⅱ重力冲量的大小
D．过程Ⅱ中钢珠的动量改变量等于阻力的冲量
一高空作业的工人重为，系一条长为的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间，则安全带受的冲力是多少 （）
【观察与思考】
风能吹倒树，水也可以冲击石头，风力和水力的大小能否计算？
【笔记】求解流体的冲击力
以时间t内的一段流体为研究对象，设流体的横截面积为S，密度为，流体的速度为v
可得
【讨论与交流】
如果吹倒树的不是风，而是沙尘暴，已知沙速为v，设树的受力面积为S，据统计每单位体积内有n粒沙，每粒沙质量为m，能否求出沙尘的冲击力？
【笔记】与上题相比，流体变为不连续，依旧可使用动量定理解决
以时间t内的一段沙尘为研究对象，沙尘的横截面积为S
可得
有一宇宙飞船以的速度在太空中飞行，突然进入一密度为的微陨石尘区，假设微陨石尘与飞船碰撞后即附着在飞船上．欲使飞船保持原速度不变，试求飞船的助推器的助推力应增大多少？（已知飞船的正横截面积）
为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水位上升了，查询得知，当时雨滴竖直下落的速度约为．据此估算该压强约为（设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为）（ ）
A． B． C． D．
车在光滑水平面上以的速度匀速行驶，煤以的速率从上面落入车中，为保持车的速度为不变，则必须对车施加水平方向拉力______N。
一质量为的汽艇，在静水中航行时能达到的最大速度为．假设航行时，汽艇的牵引力始终恒定不变，而且汽艇受到的阻力与其航速之间，始终满足关系：，其中，求：
（1）该汽艇的速度达到的瞬时，汽艇受到的阻力为多大？
（2）该汽艇的牵引力为多大？
（3）若水被螺旋桨向后推出的速度为，汽艇以最大速度匀速行驶时，在3秒钟之内，估算螺旋桨向后推出的质量为多少？（提示：①推算水的质量时，可以将水的粘滞力忽略；②以上速度均以地面为参考系）
如图所示，固定的光滑斜面倾角为．质量为m的物体由静止开始，从斜面顶端滑到底端，所用时间为t．在这一过程中（ ）
A．物体所受支持力的冲量为0
B．物体所受支持力的冲量大小为
C．物体所受重力的冲量大小为
D．物体动能的大小为
两个质量不同的物体：
A．若它们的动量大小相等，则两物体的动能与它们的质量成正比
B．若它们的动量大小相等，则两物体的动能与它们的质量成反比
C．若它们的动能相等，则两物体的动量的大小与它们的质量成正比
D．若它们的动能相等，则两物体的动量的大小与它们的质量的平方根成正比
质量为的质点以速度绕半径的圆周轨道做匀速圆周运动，在半个周期内动量的改变量大小为
A．0 B． C． D．条件不足，无法确定
从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是（ ）
A．掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小
B．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小
C．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢
D．掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间短，掉在草地上的玻璃杯与地面接触时间长
一位质量为的运动员从下蹲状态向上起跳，经时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为。在此过程中，（ ）
A．地面对他的冲量为，地面对他做的功为
B．地面对他的冲量为，地面对他做的功为零
C．地面对他的冲量为，地面对他做的功为
D．地面对他的冲量为，地面对他做的功为零
两物体甲和乙分别在恒力和的作用下沿同一直线运动，它们的动量随时间变化关系如图所示，设甲在时间内受到的冲量大小为，乙在时间内受到的冲量大小为，则由图可知（ ）
A．， B．，
C．， D．，
“9·11”四周年前夕，一场名为“卡特里娜”的强劲飓风，制造了美国4年来最为惨重的大灾难：飓风来袭，原本低于海平面的新奥尔良更加不堪一击，防浪墙被冲垮后，庞恰特雷恩湖的水涌向并几乎淹没这个城市，新奥尔良市沦为人间地狱，成千上万人死亡，经济损失超过亿美元……假设飓风以的速度推进，空气的密度为，防浪墙高，总长，飓风遇到防浪墙后速度变为零，且设海水全部流走，只考虑飓风对防浪墙的作用，由此可估算出飓风对防浪墙的冲力大小为（ ）
A． B． C． D．
约里奥·居里夫妇
F·约里奥·居里（Frederic Joliot－curie,1900～1958）和他的夫人I·约里奥·居里（Irene Joliot－Curie，1897～1956）。约里奥—居里夫妇证明了裂变产生的中子能够引起链式反应。核裂变和链式反应的发现，是实际利用原子能的依据。它为人类开发新的能源开辟了广阔的前景。他们对科学研究的献身精神、执著的追求、精湛的实验技术，堪称实验物理学家的典范。他们多次为别人获得诺贝尔奖做铺路石，对后人也颇有教育意义。在第二次世界大战期间，与纳粹进行了坚决的斗争，是著名的反法西斯战士。。
早年研究
费雷德里克·约里奥于1900年3月19日出生在法国一个商人家庭。约里奥喜爱运动，他曾回忆说他差一点就成了职业足球运动员。同时，他又喜欢音乐，能弹一手漂亮的钢琴。在中学时，由于太喜欢运动，他的学习成绩并不好，所以刚进大学念书时，他感到非常吃力。但到1923年毕业时，他已名列前茅了。他的物理老师是有名的物理学家朗之万，他看到约里奥很有培养前途，就亲自与居里夫人商量，将约里奥安排到她的实验室去当助理实验员。从此，约里奥便踏上了他那光辉的科学探索生涯。
更幸运的是在居里夫人的实验室里，他与居里夫人的大女儿伊伦娜在一起工作。伊伦娜1918年就已经从巴黎大学毕业，比约里奥大三岁。开始约里奥听人说伊伦娜冷若冰霜、言语尖刻，但通过一段时间的交往，约里奥发觉伊伦娜并不像人们说的那样。他对伊伦娜迅即产生了好感。后来约里奥回亿这一时期情形曾写道：“我开始注意她了。她表情冷淡，有时还忘了对人说一声早安。她在实验室里是不会引起别人好感的。但是在这位被别人看成是一块未经琢磨的石头似的青年女子身上，我发现了一个非常敏感、具有诗人气质的人。她在许多方面是她父亲的化身……作风朴实，有头脑，态度从容。”
由于志趣相投，他们在相识三年后于1926年10月9日结婚，两人决心合力研究放射性。非常有意思的是，当年普朗克决定从事物理研究时，他的老师约里说物理已经完善得没有什么可以值得研究的了，三十多年以后，著名化学家A.德比恩多少有点开玩笑，对约里奥说：“你现在才来研究放射性，未免太晚了。这些元素和衰变系列现在都已知道了。除了把它们的各种特性算到小数点三位和四位以外，没有什么剩下可做的了。”约里奥和伊伦娜可不这么认为，他们认为在他面前展开的是一个崭新而神秘的世界，需要开拓的领域是太多了。事实证明，他们是对的。在他们探索过程中，他们曾先后四次走到伟大发现的边缘。其中三次因为某些方面的失误使机遇从他们面前溜走了。
错失发现中子
1930年，德国物理学家W.玻特和他的学生H.贝克发现了一件奇怪的现象，当他们用 α 粒子轰击原子序数为4的元素铍时，按照以往的实验情况， α 粒子应该从铍元素的原子核里打出质子来。但这一次质子没有出现，却出现了一种强度不大而穿透力很强的射线，这种射线能穿透几厘米厚的铜板而其速度并不明显减小。当时就称其为铍辐射。由于铍辐射穿透力极强。酷似当时为人们所知的 γ 射线，所以玻特在1931年苏黎世物理学聚会上，在报导这一实验结果时，就说铍辐射很可能是 γ 射线之类的东西。
约里奥·居里夫妇在1931年底，也开始研究玻特的实验发现。他们实验室条件极好，又有强大的 α 射线源，所以很容易就做出了与玻特相同的实验结果。为了检查一下石蜡是否会吸收这种铍辐射，他们在铍和辐射侦测装置间放了一块石蜡。结果他们非常惊异地发现，辐射更加加强。经过鉴别，从石蜡里飞出的竟是质子！ γ 射线竟能从石蜡中打出质子，这简直是不可思议的怪事。因为 γ 射线是由质量几乎为零的光子组成，如果它与质量比质子小得多的电子相碰，那是能够将电子碰动的。这种碰撞由康普顿效应可以完满解决。但现在碰出的质量为电子质量1836倍的质子，这犹如一个乒乓球撞一部汽车，汽车是根本不会动的。接正常逻辑思考，约奥·居里夫妇已经面临伟大的发现了，但他们却仍然沿着玻特的错误思路想下去，还认为铍辐射是一种具有新的作用的 γ 射线。
1932年1月18日，他们把这一实验结果和评论发表在《报告》上。
当时在英国有一位物理学家叫查德威克，为寻找卢瑟福在1920年提出的中子，十年来历经失败仍毫无所获。有一天早晨，查德威克看到了他们的文章，他感到极为震惊，就将这一实验情况告诉给老师卢瑟福听。卢瑟福的震惊想来一定比查德威克更有过之无不及，因为他听了后竟急躁地嚷：“我不相信这个实验！”当然，最后他还是同意：任何人都应当相信观察的结果，至于解释嘛那就是另一码事了。
查德威克开始也没有十分固定的看法，但他很自然地想到了中子的问题。再加上他在寻找中子过程中取得了一定的经验，所以一开始他就肯定约里奥·居里夫妇观察到的现象绝不是康普顿效应，并确信这里面有一种新奇的东西将被发现。经过一段时间的努力，他才弄清楚铍辐射原来是一种中性粒子流，这种粒子的质量近似于质子质量。于是，卢瑟福十二年前的预言终于被证实了，又一个基本粒子——中子，终于出现在人类面前！
1932年2月17日，即约里奥·居里夫妇的第一篇实验报告发表刚好一个月之后，查德威克在《自然杂志》上发表了自己的实验报告及结论。
查德威克之所以能够这么迅速地取得成果，正如他自己在回忆中所说：“这不是偶然的”，而是他早就对中子这一概念有民精神上的准备。约里奥则完全没有朝中性粒子这方面想。约里奥自己也承认，他根本不知道卢瑟福关于中子的假说，因而缺乏作出这一重大发现的敏感性。他说：“中子这个词早就由卢瑟福这位天才在1920年在一次会议上用来指一个假设的中性粒子。这个粒子和质子一起组成原子核。大多数物理学家包括我自己在内，没有注意到这个假设。但是它一直存在于查德威克工作所在的卡文迪许实验室空气里。因此，最后在那儿发现了中子。这是合乎情理的，同时也是公道的。具有悠久传统的老实验室总是蕴藏着宝贵的财富。在已消逝的岁月里，我们那些还活着的或已去世的老师所发表的见解被人们有意或无意地多次思考过然后又忘掉了。但他们的见解却能深入到这些老实验室工作人员的思想里，结出丰硕的果实。这，就是发现。”
约里奥的话，有一定的道理，但也不全对。老实验室固然有宝贵的思想熏陶着他的成员，但也常常会散发出一种陈腐的保守气味。这种例子在本书中就有不少。关键是实验物理学家不能只埋头于自己的实验，而忽略广泛地吸取别人创造性的新思想。
错失正电子
约里奥由于忽视了学术思想的广泛交流，不仅失去了发现中子的机会，而且由于几乎完全相同的原因，又失去发现正电子的机会。
事情还得从1928年讲起。那年英国科学家P.A.M.狄拉克在处理一个量子力学中符合相对论的方程时，出现了一件很有趣味也很值得人思考的事情。在解方程时，求出的电子总能量有两个值，一正一负，每个中学生都知道，这时负根将被视为“增根”而舍去，因为电子怎么可能有负能量，这似乎是毫无物理意义的。狄拉克开始也是这样认为，舍去了负值，只保留下正值。但是不久，狄拉克又仔细研究了负能态的值，得出了一个非常成功的电子理论，这一理论预言存在一种电子的“反物质”，即正电子。正电子带正电荷，其电量和质量与电子相同。
1932年8月2日，美国物理学家密立根的得意门生C.D.安德森在研究宇宙射线对铅板的冲击时，他利用置于磁场中云室所拍的照片，发现了一种新的粒子径迹。这种粒子在磁场中偏转的径迹与电子完全相同，但偏转方向却恰好相反。从偏转方向来看，这个粒子应该带正电荷，那么，它会不会是质子呢？安德森经过计算可以肯定它不质子，于是他认为这种粒子是一种带正电荷的电子。于是狄拉克的预言被证实了。安德森因为这项发现于1936年与美籍奥地利物理学家V.F.赫斯分享当年诺贝尔奖物理奖。
但在安德森发现正电子之前，约里奥·居里夫妇就曾经在云室中清楚地看见正电子的径迹。但遗憾的是他们没有认真研究这一奇特的现象，却提出了一种经不住仔细推敲的解释。直到安德森提出了正电子实验报告以后，他们才明白又一次重大发现的机会被他们失去了。
终获诺贝尔奖
经过连续两次失误之后。约里奥·居里夫妇并没有灰心丧气。他们总结了经验教训，果然如卢瑟福预言的那样，在1933年底研究 α 射线轰击铝的时候，发现了人工放射性，并于1935年因这一发现而获诺贝尔奖化学奖。
约里奥·居里夫妇对科学研究的献身精神，执着的追求，精湛的实验技术，都是非常可贵的，作为一个实验物理学家，他们堪称典范。然而由于不注重学术思想交流，不注重理论思维，这就使得他们缺乏一种敏感性，习惯于定向思维，不擅长侧向思维。总的说来，就是缺乏想像力。
这种缺点，不仅表现在失去发现中子、正子电子的事件上，而且也相当明显地表现在核裂变的发现这一过程中，关于哈恩发现核裂变，在前面我们已经讲过，哈恩之所以能作出这一震撼世界的伟大发现，正像查德威克能发现中子一样，完全是得力于约里奥·居里夫妇的实验发现。在用中子轰击铀元素时，约里奥·居里夫妇已经发现产物中好像有镧，这与哈恩按他们实验方法终于确定产物中是钡，在化学上来说，这差别并不是很大。在周期表里钡仅在镧的前面一格。但约里奥·居里夫妇就是缺乏一种作出重大发现的敏感性和想像能力，拘泥于陈旧的定见，打不开思路，一直等到哈恩重复了他们的实验，提出了核分裂，他们才开始考虑裂变的机理。
爱因斯坦在《论科学》一文中曾说过这么一段话：“……想像力比知识更重要，因为知识是有限的，而想像力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格说，想像力是科学研究中的实在因素。”
爱因斯坦的这句话包含极深刻的道理，它不仅对科学家是十分重要的，而且对我们每一个中学生、大学生来说，更为显得迫切。没有想象能力的高材生，是不可能作出有重大价值的发现的！
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