现在圆锥摆受力分析与计算的“偷梁换柱”。
2018-07-19 13:55阅读：
前言：关于圆锥摆受力分析及计算实质是“偷梁换柱”，就是说，计算与受力分析是脱节的。为什么？就是因为圆锥摆的重力被当做外力来对待的，而计算却不是按照如此受力分析来计算的。但是，从我的广义惯性力的概念角度（重力是重物本身对外力的反作用力，不是引力角度的外力及真实惯性力的回归。），就可以解决了如此的“不自洽”的情况。可见，牛顿力学基础的改革的必要性。
注：此文目的，是先列举这样的一个例子，是想说明现在教材里的相关知识需要改革的问题（这个改革属于理论基础的“颠覆”性的改革）。至于以后相关的各种习题怎么去按照我的角度去操作（当然是以新的定律作为出发点了），以后再说。
见如下此各种受力分析图：
关键词：圆锥摆受力分析；重力；真实惯性离心力。
一、目前教材及相关资料里关于圆锥摆受力分析图及计算。
1、圆锥摆受力分析图：为什么是错误的分析？
说明：目前 所有的相关资料，
受力分析图，是摆锤有两个外力，绳子拉力T与摆锤重力mg
。关键是教材或教师们把这所谓的向心力F被认为是这两个外力的合力。
我想，凡是学过矢量数学的人都会知道，向心力F与重力mg是相互垂直的，mg在此F方向是为零的，所以如此说向心力是其合力的说法，就是一个起码是犯“低级”错误的知识。（仅仅从数学角度来说，凡是学过矢量分析的人都会理解这个为什么我说这是错误的知识的涵义）。所以，知道的人属于无奈之举，糊涂的人就真认为其向心力是此两外力的合力。
2、而其计算却不是按照此受力分析图计算的。是按照下面的图计算的：
说明：目前计算圆锥摆是按照这个直角三角形来计算的。所以，在θ角确定的情况下，其计算结果是对的。问题是，这已经与之前受力分析思路“不自洽了”。不自洽的是因为该图里的垂直线代表的是重力的反方向的力，这个反方向的力是L的分力（分力本身不能当做独立的真实作用力，用现在中学教材里的概念说法，是效果力。），而当做重力mg本身的力了。物理意义角度来说，其物理意义是模糊的。
且看下面从我角度分析就知道是属于偷梁换柱的手法，蒙混过关的事了。
二、我的角度的圆锥摆受力分析问题：
我强调一下：对牛顿第二定律的外力F认知，是需要改变为用其中物体m本身的对外力的反作用力的惯性力来量度的认知。这是我对牛顿力学基础改革的最关键的认知之一。
1、从广义惯性力角度（见本博客相关的论述。），就是把牛顿的真实惯性力与重力统一为同一个力，这个力就是该物体本身对外力的反作用力。同一个物体可以同时体现这两个力，也可以合并为一个力，不分什么牛顿惯性力与重力了，比如中学教材里的“超重与失重”章节里的“视重”（这才是真正的实重，就是这两个力的合并的力）。
2、我的圆锥摆受外力分析图：
a、此外力只有一个绳子的拉力F（凡是学过相关知识的人都会认为这是可笑的受力分析，可笑吗？当初我在网上贴吧里说出如此的受力分析及图，几乎被所有跟帖的人嘲笑我连中学的物理知识都没有学好。只有一位哈尔滨的王亚平认可此分析，因为他已经出版了一本书，就是关于“真实惯性力”---惯性离心力也是真实的力，不是赝力。所以，他有理解我的如此分析认知基础。只是他没有解决好重力相关问题。)。
说明：因为此摆锤的重力变为此摆锤本身的对外力的反作用力了，所以，就没有了此摆锤的外力mg了。
b、我的受力分析图：
说明：红箭头是指摆锤本身的惯性离心力；蓝箭头是物体的惯性离心力与其重力mg的合力（这时mg已经不是作为摆锤的外力对待了），是统一为一个该物体的广义惯性力，这个蓝箭头的反作用力，就是绳子的拉力Fr。所以，这也体现了应该重新认知牛顿第二定律的外力是用物体m的反作用力的惯性力来量度的地方。这里统一为外力是用物体本身的广义惯性力来量度的认知。
c、我说原来教材及相关资料里的如此圆锥摆受力分析与计算偷梁换柱，就是如此情况。虽然结果都一样，但是被偷梁换柱的计算的直角三角形，其物理意义及含义可算是糊涂的。
d、有此可知，目前教材取消了惯性离心力，而只是说凡是有公转的运动的物体都只有一个向心力的知识该改变了。原因就是把真正的牛顿惯性力（包括惯性离心力与科里奥利力）都当做了所谓非惯性系角度的虚构的物体的外力了（观念根源就在于凡是“加速运动”物体必然有外力在作用之，改革恰恰就是要最主要改变这个观念。）。所以，还是要把这个真实的惯性力“请”回来。而且在受力分析里是属于不可缺少的要素。（这个认知需要改变，以后我会专题说此问题的思维的原因）
e、在此问题上，摆线长与重力要素是常量，那么，θ角与圆锥摆的角速度是包含摆线长与重力常量的函数关系。
f、其向心力不是摆线拉力与重力的合力，而是拉线力的水平方向的分力的物理意义。
g、θ角确立后，才有如此直角三角形利用重力计算其所谓向心力的问题。因为根据上面e款函数关系，就确立了圆锥摆的角速度，从而就确立了惯性离心力，也就确立了其惯性离心力的反作用力----向心力，所以如此可以计算之。
三、最后本文主要说明的事：、
1、今后在受力分析及计算的时候，要有物体的外力是用其反作用力的广义惯性力（包括重力）来量度的认知；至于现在的静力学里的受力问题以后再说。
2、在以后我的文章专题里有两个重要的专题：
a、就是惯性系与否这个内涵模糊的概念要清理；改革后，真正的有物理性质的惯性系与非惯性系只有两个：一个是原来牛顿力学里隐含的只有一个空间背景，这个空间背景就是真实的牛顿惯性系；另一个就是引力场这个空间背景（也说背景空间），在向心方向的空间背景就是真实的非惯性系（相对牛顿空间背景，因为是矢量场）。
b、所以，在引力场内，物体的静止或匀速直线运动状态反而是属于非惯性运动状态
。（以后静止在地面上的物体，反而不是受力平衡状态了（注:如果定义受力平衡状态是指针对的物体的合外力为零的内涵的话，那么静止在地面上的重物就不是受力平衡状态了，因为重力不是重物的外力了……。）。奇怪吧？当初说大地是球形的说法，也会被当初的所有人认为是奇怪的说法。）
再最后说明：
本文举这个习题例子，就是在说明牛顿力学基础是需要改革的。这个改革根源来源于爱因斯坦注意了“落体失重”经验事实及其取消引力而把牛顿惯性力与重力是同一个性质的认知（注：现在教材里关于惯性力与重力的认知，都当做物体的外力对待了，所以如此惯性力---包括惯性离心力与惯性科氏力，因为如此没有施力者了，如此的误判而被取消了；重力当做了重物的外力是因为引力认知。），从而引发了一个经验性质的所谓的等效原理，构成了对牛顿力学基础及其观念的冲击。至于爱因斯坦后来建立的广义相对论与我的改革的关系，以后再说。
2019年4月19日补充说明:
所谓的“偷梁换柱”，实质就是分别是惯性离心力的反方向的所谓向心力及重力的反方向的力，是拉线这个摆球的唯一的真实的外力的两个分力。于是利用这外力的两个分力的构成直角三角形来计算的。（但是今后受力分析也是不能直接用拉线这一个外力的两个分力直接如此分析及计算的，因为其分别不是真实的作用力。必须按照本文说的物体的广义惯性力的角度来分析及计算的。因为这个惯性离心力与重力是真实的作用力---真实的作用在拉线上的力。）
最后，我强调一下：当我在此发布此文章后，那么之前所有的关于圆锥摆受力分析的教材及其资料的相应的知识，都该作废了。就是今后有人回避其所谓的“圆锥摆的绳子的拉力与重力的合力为向心力”（包括其它类圆锥摆模型的情况）错误知识后，只要是不把重力作为重物的外力与真实的惯性离心力作为分析的基点，那么无论怎么用其它角度（比如什么正交分析法及什么外力的分力角度等），都还是“更加混乱的物理意义”的受力分析，都还是以其昏昏使人昭昭的事。
从牛顿时代以来，教材里关于重力的知识一直是被当做重物的外力对待的，还有牛顿真实惯性力被排除在外的情况，这个错误不怪牛顿，只是那些教书匠们干的事。想改，也难，因为如此的思维定势太根深蒂固了，就是爱因斯坦想扭转此认知，到如今还是没有扭转过来（也与爱因斯坦本身建立的偏离此认知的理论有关系）。但是，难也得改，不改，如此理论不自洽（或说“不能自圆其说”）的情况继续的存在。当然，如此改革会处于两难境地：不改，这些教材里的如此知识还是不能“自圆其说”；要改，牛顿力学基础的原理或叫基本定律，都要如此“颠覆”性的改动，教材里的几乎所有的现成的知识及其理论结构都要改动，这需要物理界共同体的一段时间的共识过程。
