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运动和力的关系  

2015-03-30 22:24:13|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  牛顿第一定律惯性定律提出了“保持自己的静止或匀速直线运动状态不变”,这是物体本身的固有属性,即惯性。也就是说运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因。
  那么,怎样进一步理解运动和力的关系呢?简单地概括就是:1.如果物体所受的合外力为零,那么物体就保持静止或保持做匀速直线运动。这时我们称之为平衡状态。反之,如果物体处于平衡状态,则它所受的外力的合力一定为零。2.如果物体所受的合外力不为零,那么物体就会做变速运动,即物体运动速度的大小或方向就要发生改变。可以肯定,如果物体在做变速运动,则它所受的外力的合力一定不为零。
  同学们有几个问题常常想不通。例如,“物体不受外力或说合外力为零,将保持匀速状态或静止状态,这可以理解,那一个物体原来静止,怎么会运动起来的呢?”原来静止,如果不受外力,就继续静止,必定它受到某一个力才由静止变为运动;而现在我们所研究的这一段过程中,它不再受力,就保持着这一速度,匀速直线前进。
  比如,宇航火箭向后喷射火焰,受到反作用力,速度不断增加,这是受力而运动状态由静变运动,速度由小变大的过程。当最后一瞬间,火药气喷完,它的速度达到7.9千米/秒时,它不再受力;速度就不再变化了,将永远保持这一速度继续前进。当然,事实上,在这个速度,和此时所处高度的条件下,它仍受到地球引力的作用,而这个作用力的方向与它的运动方向垂直,就使它的运动方向不断地改变。同样,因为力和运动方向垂直,不会影响它的运动快慢。所以整个来说,它将进行匀速圆周运动
  还有一个问题,运动的物体受不为零的力,运动状态到底如何变化?一言难尽。可以分几种情况来讨论。1.如果所受的力与运动方向垂直,如刚才讲的火箭和卫星,则卫星将保持原来运动的快慢,做匀速圆周运动。2.如果力和运动方向一致,那么,运动将越来越快,就是说,做加速运动。比如,小汽车起动后司机继续加大油门,牵引力与运动方向一致,它将加速。反之,行驶的汽车,当司机踩刹车时,汽车还需向前冲出一段距离。这时没有牵引力,只有摩擦力,即受力的方向与运动方向相反,这时物体做减速运动。为什么这时受力方向向后而车仍向前运动呢?因为汽车有惯性,要保持原来的运动状态,而只因为受了力,使它的运动状态受到改变,运动减慢,最后停下来。可见,力不是使物体运动的原因,而只是改变物体运动状态的原因。有同学想不通;一个球你不踢它,它就不动,不是力使它运动的吗?这话是对的,但它说明了两点(1)踢球的力使球运动;(2)力改变了球的运动状态。可是如果一个飞过来的球,在我们观察它的这一段时间和距离中,它从一开始就是运动的,不能说只有受了力它才运动,而由于地面和空气的阻力慢慢停下来,仍说明力是改变物体运动状态的原因。而同学们之所以有误解是因为我们身边的东西原来确实是相对地面静止的。事实上宇宙中的许多物体原来就是运动的,而且运动和静止本来就是相对的。还有,我们的结论和原理都是相对于进行研究的某一段区间而言的。因此,力是改变物体运动状态的原因这个判断才说到了问题的实质。
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